Полупроводниковые самоорганизованные наноматериалы - нелинейные системы с фрактальной размерностью тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

На правах рукописи

•¿И

Шмидт Наталия Михайловна

Полупроводниковые самоорганизованные наноматериалы -нелинейные системы с фрактальной размерностью

Специальность:

01.04.10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

- 3 ДЕК 2009

Санкт-Петербург 2009

003486993

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

КОВАЛЕВ Алексей Николаевич

ГТУ «Московский институт стали и сплавов»

доктор физико-математических наук, профессор ЯССИЕВИЧ Ирина Николаевна Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

доктор физико-математических наук, профессор СИДОРОВ Валерий Георгиевич Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Ведущая организация: Санкт - Петербургский Государственный Электротехнический Университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ленина

Защита состоится "10 " декабря 2009 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 002.205.02 при ФТИ им. А.Ф. Иоффе по адресу: 194021, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 26. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан" 3 " ноября 2009 г.

Отзывы об автореферате в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук,

профессор О^^^^^^^ПМХорокин

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Полупроводниковые наногетероструктуры стали в последнее десятилетие важнейшими объектами исследований современной физики и полупроводниковой электроники. Условия получения многих из них неравновесные и сопровождаются процессами самоорганизации, т.е. процессами формирования регулярных стохастически самоподобных пространственных структур на наноразмерном уровне. Представителями таких полупроводниковых самоорганизованных наноматериалов являются наногетероструктуры ЛЮаДа/СаЛк, йЮаЛз/ОаЛэ с квантовыми точками 1пА.ч, и 1пОаЫ/ОаМ, ЛЮаЫ/СтаЫ. Эти материалы активно исследуются и используются для разработки современных лазеров на квантовых точках, светоизлучающих структур, мощных транзисторов. Несмотря на достигнутые успехи в разработке теории лазеров на квантовых точках и получении экспериментальных образцов, подтвердивших перспективность таких материалов, воспроизводимой технологии получения таких лазеров, пригодной для массового производства разработать не удалось ни в одной стране мира. Индустрия светоизлучающих приборов на основе наногетероструктур (пСаЫ/СаЫ, ЛЮаЫ/'СаМ успешно развивается в отдельных фирмах ведущих зарубежных стран, однако многие важные свойства этих материалов до сих пор не выяснены, в частности, механизм эффективной излучателыюй рекомбинации в условиях высокой плотности дислокаций на уровне 109 см"2, механизм деградации, эффект падения квантовой эффективности, начиная с плотностей тока I 0 А/см2, ставший практически камнем преткновения на пути решения задачи создания твердотельного энергосберегающего освещения на основе синих 1пОаМ/ОаЫ светодиодов, а также решению других практически важных задач. Представляется, что упомянутые трудности носят фундаментальный характер и тесно связаны со спецификой получения этих материалов. Как показали исследования, проведенные в разных странах мира, использование режимов самоорганизации приводит к многообразию форм существования наноматериалов. Заращивание квантовых точек - операция, необходимая при создании приборных структур, приводит к изменению их формы и состава, а в некоторых случаях сопровождается образованием дислокаций, и, как следствие этих процессов, к плохо прогнозируемому изменению электрических и оптических свойств. Следует отметить, что дополнительные трудности в изучении самоорганизованных наноматериалов возникают в связи с отсутствием в арсенале традиционной диагностики, методов,

позволяющих количественно охарактеризовать особенности форм самоорганизации материалов. Между тем, современное материаловедение металлов и сплавов успешно изучает многообразие форм самоорганизованных материалов, опираясь на представления о материале как нелинейной системе. Свойства таких систем определяются процессами структурообразования и особенностями связей образовавшихся пространственных структур в целое и не сводятся к сумме свойств отдельных частей. Многолетний опыт материаловедения металлов и сплавов показал, что эти особенности могут быть охарактеризованы с использованием фрактальных размерностей [1]. До недавнего времени такой подход к анализу свойств полупроводниковых наноматериалов, полученных в режимах самоорганизации, практически не развивался. Более того,' термин самоорганизация широко используется в физике и технологии полупроводников, но никаких количественных оценок этого параметра ранее не проводилось. Это не удивительно, т.к. традиционные методы диагностики, не дают такой возможности. В связи с этим представляется, что проблемы изучения свойств полупроводниковых самоорганизованных наноматериалов и успешной реализации их потенциальных возможностей могут быть решены, опираясь на представления о материале как нелинейной системе с фрактальной размерностью, а также при разработке необходимых методов диагностики.

Целью диссертационной работы является изучение на количественном уровне в рамках концепции наиоматериапа как нелинейной системы взаимосвязи особенностей организации наноматериала со свойствами полупроводниковых слоев и гетероструктур, выращенных в режимах самоорганизации.

Для осуществления поставленной цели решались следующие задачи:

- развитие новых представлений о свойствах полупроводниковых слоев, гетероструктур и приборных структур, выращенных в режимах самоорганизации, а также методов диагностики, несущих информацию о формах организации наноматериала;

- адаптация методов мультифрактального анализа для количественной характеризации форм организации полупроводниковых слоев, гетероструктур и приборных структур, выращенных в режимах самоорганизации, такими параметрами как уровень самоорганизации, степень упорядоченности наноматериала;

- изучение структурных, электрических и оптических свойств слоев и гетероструктур на основе Ш-нитридов, классифицированных по уровню самоорганизации и степени упорядоченности наноматериала;

- выявление закономерностей транспорта носителей заряда, излучательной и безызлучательной рекомбинации, процессов деградации в слоях, гетероструктурах и приборных структурах па основе ТП-нитридов с разной степенью упорядоченности и уровнем самоорганизации наноматериала; - выяснение механизмов релаксации напряжений в многослойных гетероструктурах АЮаАз/'СаАз, 1пСаАз/СаАз, в том числе с квантовыми точками [пАэ, и АЮаАэ/ ХпваАз/СаАз с псевдоморфным каналом, приводящих к изменению форм организации наноматериала. Выявление вклада этих изменений в структурные, электрические и оптические свойства с использованием количественного контроля степени упорядоченности и уровня самоорганизации наноматериала.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней развито новое научное направление в изучении полупроводниковых наноматериалов, полученных в условиях самоорганизации, основанное на представлениях о слоях, гетероструктурах и приборных структурах как о нелинейных системах с разным уровнем самоорганизации и разной степенью упорядоченности. Данное научное направление является оригинальным, и возникло в результате деятельности автора диссертации. Развита методология количествнной характеризации особенностей организации наноматериала на основе мультифракталыюго анализа, позволившая впервые количественно определить уровень самоорганизации и степень упорядоченности полупроводниковых наноматериалов. Выявлена взаимосвязь электрических и оптических свойств слоев, гетероструктур и приборных структур с разными формами организации наноматериала. Классификация наноматериала по мультифрактальным параметрам позволила выяснить основные закономерности транспорта носителей заряда, излучательной и безызлучательной рекомбинации и деградации светоизлучающих структур в нитридах Ш-группы. Показано, что количественная оценка уровня самоорганизации и степени упорядоченности наноматериала, с одной стороны, подтверждает целесообразность подхода к изучению свойств самоорганизованных материалов как нелинейных систем, а с другой, поскольку оценки количественные, дает возможность управлять этими свойствами. Научные выводы носят общий характер и не ограничиваются объектами, непосредственно исследованными в работе.

Практическая ценность работы определяется тем, что новые методы количественного определения уровня самоорганизации и степени упорядоченности наноматериала, в сочетании с традиционными методами изучения полупроводниковых слоев и гетероструктур, являются основой для

разработки методов распознавания сложных, трудно различимых друг от друга структур с точки зрения традиционных методов, а, следовательно, дают возможность оптимизации свойств на более тонком уровне. Кроме того, эти методы обеспечивают контроль на всех стадиях процесса изготовления сложных приборных структур. Установленные в результате проведенных исследований причины деградации светоизлучающих структур на основе нитридов Ш-группы - реальная возможность увеличения их срока службы. Результаты, полученные в диссертационной работе, существенно углубляют понимание взаимосвязи электрических и оптических свойств полупроводниковых слоев, гетероструктур и приборных структур с характером организации наноматериала, а также содержат непосредственные рекомендации для практической реализации высокоэффективных светоизлучающих структур, для создания наноматериалов и приборов с заданными свойствами и для развития физики наноматериалов. Представляется, что дальнейшее развитие таких методов диагностики и использованных представлений - ключ к совершенствованию современных технологий получения наноматериалов, т.к. открывает возможность контролируемого использования мощного арсенала неравновесных ростовых систем, основанного на управлении организацией наноматериала, используя переходы устойчивость-неустойчивость- устойчивость, т.е. переход к новым свойствам наноматериала через флуктуации.

Основные положения, выносимые на защиту:

Положение 1. Многообразие форм организации наноматериала количественно характеризуется мультифрактальными параметрами, такими как степень упорядоченности Др (нарушение локальной симметрии), нарушение общей симметрии Дс, размерность Реньи Б ( уровень самоорганизации), что позволяет идентифицировать, не диагностируемые традиционными методами различия в структуре наноматериалов, и связать эти различия с изменением физических свойств полупроводниковых слоев и гетероструктур, полученных в режимах самоорганизации. Положение 2. Разные формы организации наноматериала слоев и гетероструктур нитридов Ш-группы, количественно охарактеризованные мультифрактальными параметрами, отличаются между собой соотношением дилатационных и дислокационных границ, а также характером распределения дислокаций и их скоплений, что и предопределяет взаимосвязь электрических и оптических свойств с формой организации наноматериала.

Положение 3. Взаимосвязь внешней квантовой эффективности (ВКЭ) светоизлучающих структур на основе InGaN/GaN с уровнем самоорганизации и степенью упорядоченности наноматериала носит пороговый характер и свидетельствует о том, что для получения ВКЭ выше 10% при плотностях тока меньше 10А/см2 необходимым условием является получение наноматериала с Ар< 0.345 , D< 1.65. Характер зависимости ВКЭ светодиодов от плотности тока определяется соотношением рекомбинации локализованных и делокализованных носителей. При этом по мере увеличения D и Ар возрастает вклад рекомбинации делокализованных носителей.

Положение 4. Механизм релаксации механических напряжений, путем образования гофрированной поверхности, является одним из основных в многослойных гетероструктурах InGaAs/GaAs, AlGaAs/ GaAs, в том числе с квантовыми точками InAs, и , приводит к кооперативным явлениям в системе матрица - квантовые точки, а также к изменению степени упорядоченности и уровня самоорганизации наноматериала, и, как следствие этого, к изменению электрических и оптических свойств гетероструктур. Количественное определение D, Др и Дс позволяет контролировать воспроизводимость технологии на всех стадиях процесса роста.

Апробация результатов работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Российских и Международных конференциях: на Международных конференциях по Микроскопии полупроводниковых материалов (Oxford 2001, Cambridg 2003),»Международных симпозиумах» Наноструктуры: Физика и Технология»(Санкт-Петербург, Россия 2002, 2004), Международная конференция по протяженным дефектам в полупроводниках EDS (Bolony 2002, Россия, Черноголовка 2004), Международное совещание по нитридным полупроводникам ( Montpelier 2001, Aachen 2002), Международная конференция по дефектам в полупроводниках (Guessen

2001,Denmark 2003, Франция 2006), Европейская конференция EMRS 2003 (Warsaw 2003), 4-ая Международная конференция on Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures(Poccna, Санкт-Петербург 2004), Междисциплинарный симпозиум Фракталы и прикладная синергетика (Москва 2002), Всероссийская конференция по Физике полупроводников (Санкт-Петербург 2003,2009), Всероссийская конференция Нитриды галлия, индия, алюминия - структуры и приборы (Москва, Санкт-Петербург 2001,

2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008), 6-ая Международная конференция по нитридам (Германия, Бремен 2005 ), Европейское Совещание по нитриду галлия (Крит, Греция 2006), Международное Совещание по Изучению микроструктуры в полупроводниках зондовыми методами ( Санкт Петербург , 2006; Толедо, Испания 2008), Всероссийская конференция Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях (Москва 2009), а также неоднократно докладывались на Низкоразмерном семинаре ФТИ им. А.Ф. Иоффе, на Большом Ученом Совете ФТИ им. А.Ф. Иоффе, на Семинаре,

посвященном памяти Горюновой и семинарах Лаборатории квантоворазмерных гетероструктур.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 43 работах. Библиографический список публикаций приведен в конце диссертации. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, содержащего основные результаты, списка основных работ автора по теме диссертации, и списка цитируемой литературы. Общий объем 267страниц, включая 130 рисунков и 4 таблицы. Список литературы содержит 206 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цель и задачи работы, научная новизна и практическая ценность работы. Сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

Глава! содержит краткий анализ фактов, являющихся предпосылками для развития новых представлений о свойствах полупроводниковых слоев, многослойных гетероструктур и приборных структур, выращенных в режимах самоорганизации, а также методов диагностики, несущих информацию о формах организации наноматериала. Большая часть проанализированных данных относится к структурным свойствам слоев и приборных структур на основе нитридов Ш-группы и многослойных наногетероструктур на основе АЮаАз/СаАз, 1пСаАз/СаАз с квантовыми точками 1пАз, и АЮаАэ/ ТпСаАэ/СаАз с псевдоморфным каналом. Кратко рассмотрены основные процессы выращивания слоев, гетероструктур и приборных структур на основе нитридов Ш-группы гексагональной модификации. Отмечено, что общим свойством для всех используемых ростовых процессов является присутствие неравновесных условий на разных стадиях роста и формирование зародышевого слоя на начальной стадии роста. Эти общие свойства ростовых систем предопределяют формирование пространственных структур в виде доменов с характерными размерами от нескольких нанометров до 800-1000 нм и высокой плотностью дислокаций 108- 10усм"2. Причем, изменение условий формирования зародышевого слоя приводит к многообразию форм существования такого материала от практически

несросшихся кристаллитов до хорошо сросшихся доменов с отрелаксировавшими границами [2, А12]. Отмечено, что при исследовании в оптическом микроскопе нередко эти все формы рассматриваются как эпитаксиальные слои и структуры. Показано, что без контроля характера организации пространственных структур на основании традиционных методов исследования можно получить искаженные представления о качестве материала. Обсуждены трудности характеризации эпитаксиальных слоев с использованием хорошо известного параметра - шероховатость поверхности. Показано, что для большинства слоев и гетероструктур на основе нитридов Ill-группы наблюдается развитый нерегулярный рельеф, при этом величина шероховатости по разным направлениям может отличаться в несколько раз. Сделан вывод о том, что традиционные методы не позволяют в полной мере охарактеризовать наблюдаемую разницу в особенностях структурной организации наноматериала, более того, усреднением замазывают эту разницу. Отмечаются трудности количественного определения плотности дислокаций. Данные разных исследователей [3] показывают, что дислокации распределены неравномерно и могут образовывать скопления, причем до 40% дислокаций смешанного типа, и на границах доменов могут образовываться дислокационные стенки. Кроме того, характерным для этих материалов является присутствие включений металлической фазы, которые выявляются методами просвечивающей электронной микроскопии на начальных стадиях роста [4] и на поверхности слоев после термообработок при сравнительно низких температурах [А22] и радиационных воздействий [А4, А8] и практически не могут быть охарактеризованы количественно традиционными методами. Отмеченные проблемы, в конечном итоге, препятствуют как оптимизации параметров и технологических процессов получения наноматериала, так и пониманию взаимосвязи его электрических и оптических свойств со структурными особенностями. В этой же главе кратко рассмотрены процессы выращивания методами МВЕ многослойных гетероструктур на разных полупроводниковых материалах, в том числе с

квантовыми точками и псевдоморфным каналом. Формирование разнообразных пространственных структур было обнаружено на нанометровых слоях твердых растворов [5] (Рис. 1) в результате действия механизма релаксации механических напряжений путем образования гофрированной

Рис.1. Образование гофрированной поверхности в тонком слое АЮаАв (вид поверхности в атомно-силовом микроскопе). Масштаб по осям: 5нм, X и У- ЮОнм

поверхности Отмечено, что формирование квантовых точек (КТ) осуществляется в режиме самоорганизации, т.е. в режиме, который приводит к формированию устойчивых, регулярных стохастически самоподобных пространственных структур. Отмечено, что термином самоорганизация давно пользуются, но никаких количественных оценок этого параметра ранее не приводилось, так как традиционные методы диагностики не дают возможности его количественно определить. Проведен анализ результатов многочисленных исследований по поведению КТ из разных материалов в разных системах [6,7]. Показано, что заращивание КТ ( операция, необходимая при создании приборных структур) приводит к изменению их формы и состава, а в некоторых случаях сопровождается образованием дислокаций в результате кооперативных явлений в системе матрица - КТ (Рис. 2). Эволюция КТ в процессе заращивания может быть одной из основных причин, приводящих к а)

Рис.2 Эволюция формы и размеров КТ 1пАз: а) до заращивания, б) после заращивания 10А слоем

невоспроизводимости свойств лазерных структур на КТ. Первая глава завершается обсуждением степени изученности объектов исследования и сопутствующих методических проблем. Делается вывод о том, что формирование пространственных структур в полупроводниковых слоях , гетероструктурах на основе Ш-нитридов и многослойных гетероструктурах с КТ не вызывает сомнения, так же и как необходимость

б)

количественно охарактеризовать разные формы организации наноматериала в таких сложных структурах. При этом, базируясь на известном опыте материаловедения металлов, предлагается использование мультифрактапьного анализа, в основе которого лежит количественная характеризация особенностей связи пространственных структур в целое. Глава 2 посвящена адаптации методов мультифрактапьного анализа для количественной характеризации форм организации наноматериала полупроводниковых слоев, гетероструктур и приборных структур, выращенных в режимах самоорганизации.

Кратко изложены представления о фракталах, а также их применение в материаловедении металлов и в физике. Обоснован выбор мультифрактальной параметризации (МП) для количественного определения особенностей организации полупроводниковых наноматериалов, основанный на том, что реальные структуры материалов являются стохастическими фракталами, т.е. самоподобными только в среднем. Применение регулярных фракталов, использующих только одну меру, не позволяет охарактеризовать количественно свойство неоднородности диссипативных структур, образующихся в условиях обмена материала веществом, энергией и информацией с окружающей средой [8, 9]. Практическое использование мультифрактальных представлений стало возможным благодаря развитию теоретических представлений в области мультифрактапьного формализма, статистической и информационной физики, теории симметрии. Методология МП структур материалов основывается на фундаментальных принципах самоподобия, стохастической фрактальности и нарушенной симметрии структур природных материалов и использует набор самоподобных мер в евклидовом пространстве, поэтому позволяет более точно охарактеризовать особенности материала. Эта методология была разработана в лаборатории прочности металлических материалов в ИМЕТ им. А.А.Байкова РАН (д.ф,-м.и. Г.В. Ваковским, к.ф.-м.н. И.Ж. Буниным и д.ф.-м.н.А.Г.Колмаковым ,)[9] , и успешно применяется более 10 лет. Основой мультифрактапьного подхода к количественному описанию материалов является построение тем или иным способом меры множества, аппроксимирующего изучаемую структуру, «помещенную» в евклидово пространство, которое разбивается на мелкие квадратные ячейки равного размера, и каждой ячейке сопоставляется мера в виде некоторого положительного числа (равноячеистое разбиение), соответствующая области изучаемой структуры, приходящейся на эту ячейку. Изучение скейлинговых свойств обобщенной корреляционной функции этой меры относительно скейлинга самой меры предоставляет широкие возможности для тонкой идентификации объектов со сложной структурой. Под скейлингом понимаются степенные зависимости измеряемых характеристик от масштаба, на котором производится измерение. Важным элементом мультифрактального анализа является использование производящей функции меры, генерируемой на множестве элементарных

ячеек путем их последовательного укрупнения. Причем выбор набора масштабов осуществляется по алгоритму, обеспечивающему самоподобие мер в укрупненных ячейках. Используя набор огрубленных разбиений с их мерами для каждого разбиения, рассчитывается его обобщенная корреляционная функция. Использование известного математического аппарата [9], кратко описанного в этой главе позволяет получить спектр обобщенных энтропии (размерностей Реньи 13ч) (Рис.3). Эти характеристики несут количественную информацию о термодинамических условиях

Рис. 3. Спектр обобщенных энтропий (размерностей Реньи Оч)

формирования изучаемых структур [9] и отражают уровень их самоорганизации. В материаловедении используется так называемая, информационная

интерпретация мультифрактального

Ч формализма. В этом случае изучаемую

структуру характеризуют значением Г)ч при с/ =1. При этом, чем выше значения тем большим уровням энтропии они соответствуют, тем хуже уровень самоорганизации материала. Величина А«топ= Ос(|ПШ1 при q—> со отражает степень упорядоченности и нарушение симметрии для общей конфигурации исследуемой структуры в целом, а рост величины Дсапоц указывает на упорядочение структуры. Величина Л)Ж11а0= Пг ОрЧшах при q—> со отражает нарушение локальной симметрии. Увеличение значений модуля этого показателя означают большую степень нарушения локальной симметрии. Все операции по расчету МП выполняются с использованием программы, разработанной Встовским В.Г., в том числе, и проверка на корректность полученных мультифрактапьных спектров [8]. В этой главе рассмотрено цифровое представление изучаемых структур материалов, обсужден процесс подготовки компьютерных изображений и проведение компьютерной аппроксимации двумерных структур. Кратко описан алгоритм получения МП полупроводниковых слоев и гетероструктур, исследованных в работе. Полученное контрастное изображение аппроксимируется цифровым множеством. Оцифрованные изображения изучаемых структур представляют собой матрицы точек - пикселов, которые имеют значение "1", если приходятся на элементы структуры, или "О", если приходятся на область не занятую элементами изучаемой структуры. Дальнейший анализ проводится с применением равноячеечных разбиений и метода генерации мер огрубленных разбиений: число ячеек делят на сумму всех чисел на изображении структуры и получают меру для каждого пиксела. На основе этой меры генерируются меры огрубленных разбиений изображения на большие ячейки из 2x2, 3x3 и т.д. пикселов, складывая меры отдельных пикселов в укрупненных ячейках. Таким образом, получают много равноячеечных разбиений с размерами ячеек из заданного набора {4} и

мерами (щ, определенными по заданным мерам элементарных

ячеек. Иначе говоря, для каждого разбиения на более крупные ячейки размером 4*4 строится характеристическая мера в виде равноячеечного распределения единиц ц\ (//¡= М\11М\, где М\ - количество единиц в ¡-ой крупной ячейке, 1М-, - общее количество единиц в матрице крупных ячеек, 1=1,2,3,...,^. Далее для набора величин с/ из определенного интервала (для исследованных структур было установлено, что максимальные значения це [-100;100]) [А9, А10] производится вычисление традиционных МП в рамках информационной интерпретации мультифрактального формализма по программе МПШгот В.Г.Встовского [8]. Показано, что при применении мультифрактального формализма к полупроводниковым наноматериалам исходили из одного из основных свойств сложных систем - самоподобия. При этом поверхности наноматериалов рассматривались как подсистемы объемного материала, и предполагалось, что морфология поверхности содержит информацию об особенностях структурной организации частей объемного материала в целое. Приведены экспериментальные результаты, полученные на слоях нитрида галлия с сильно отличающимися объемными свойствами по данным рентгеновской дифрактометрии [А6], подтверждающие это предположение. На (рис. 4) приведены изображения поверхностей слоев СаЬ1, отличающиеся по плотности дислокаций на порядок

Рис.4 Изображения в АСМ поверхностей слоев GaN с разной плотностью дислокаций: а)108см~"; б) 10 см"2 и разными значениями мультифрактальных параметров: a) D = 1.51, Др = 0.320; б) D = 1.60, Др = 0.370.

и по значениям МП. Причем, в соответствии с мультифрактальным анализом , слои с меньшими значениями МП соответствуют лучшему качеству материала с меньшей плотностью дислокаций. В конце главы сделан вывод о важном преимуществе методологии мультифрактального формализма, позволяющей прогнозировать на основании соотношения полученных значений МП изучаемых структур их иерархию по качеству наноматериала и ожидаемым свойствам. Кроме того, можно охарактеризовать материал не только размерностью Реньи, но и степенью упорядоченности (нарушение симметрии) на локальном и общем уровне.

ГЛАВА 3 основывается на результатах работ [А1-АЗ, А5 - А7, Al 1, А14- А16, А18-А23,А27, А28, А30, А31] и в ней представлены экспериментальные

результаты изучения структурных, электрических и оптических свойств слоев нитрида галлия, классифицированных по уровню самоорганизации и степени упорядоченности наноматериала, и проведен анализ этих данных в рамках концепции нелинейных систем. Экспериментальные результаты получены на слоях нитрида галлия , выращенных на подложках сапфира (0001) методом эпитаксии из металлорганических соединений. Толщина слоев 2-3 мкм, концентрация электронов (2-10)х10|7см""\ Уровень самоорганизации (размерность Репьи, Б) для набора слоев имел значения от 1.50 до 1.90 (точность определения ± 0.01), а значения степени упорядоченности (нарушение локальной симметрии, Ар) изменялись по абсолютной величине от 0.320 до 0.370 ( точность определения ± 0.003). Мультифрактальный анализ прогнозирует для наноматериала с максимальными значениями I) и Др худшую организацию наноматериала в целое, и, если система проявляет нелинейные свойства, то ухудшение связи частей в целое должно приводить к ухудшению транспорта носителей и других электрических и оптических свойств по сравнению с теми же свойствами наноматериала с меньшими значениями О и Др. Исследования методом просвечивающей электронной микросколии [А23] показали, что в исследованных слоях присутствуют два типа границ: дилатационные и дислокационные ( Рис.5 а,б). Причем в слоях с

1 1

I

: .'Г'-'

ж

V. ■

1 ткт

Рис. 5. Два типа границ в нитридах 111-группы:

а) дислокационные,

б) дилатационные.

б)

О > 1.65 и Др >0.345 преобладают дислокационные стенки, а в слоях с 1.60 и Др< 0.340 - дилатационные границы. Кроме того, плотность скоплений дислокаций в слоях с худшей организацией наноматериала существенно выше

Рис.6. Особенности организации наноматериала в слоях с разными значениями мультифрактальных параметров (данные просвечивающей электронной микроскопии): а) плохо упорядоченный наноматериал (Д = 0.370), б) хорошо упорядоченный наноматериал (Д = 0.320).

(Рис.6). При этом плотности дислокаций, определенные из данных рентгеновской дифрактометрии, для слоев с организацией наноматериала, охарактеризованной значениями D- 1.5-1.6 и Др - 0.330-0.360, существенно не отличаются и составляют 109см"2 винтовых дислокаций и 10,осм~2 краевых дислокаций, и только для слоев с Др < 0.330 плотность и тех, и других дислокаций на порядок меньше. Таким образом, показано, что изменение значений МП коррелирует с изменением характера организации доменов в целое, т.е. отражает разный характер срастания доменов в эпитаксиальный слой. Приведены результаты исследований электрических и оптических свойств этих слоев, подтверждающие их связь с характером организации наноматериала и тенденцию ухудшения свойств, предсказанную на основе мультифрактального формализма. Показано, что наблюдается прямая зависимость величины подвижности от степени упорядоченности [А6, All, А22], при этом с уменьшением значений Ар величина подвижности растет от 20 до 600 см2 В"'с"'. Температурные зависимости подвижности и проводимости демонстрируют переход от классических колоколообразных зависимостей Т~',/2 (Рис.7 а) к типичным для низкоразмерных материалов а ~ exp (-1/Т) ( Рис. 76) с изменением характера организации наноматериала. В ряде работ [10,11] было показано, что в областях выхода

■р к |к»гг.к'

а) б)

Рис.7.Температурные зависимости подвижности (а) и проводимости (б) в слоях ОаЫ с разной формой организации наноматериала: 1-Др= 0.360, 0=1.61; 2-Др= 0.340, 0=1.54; 3- Др= 0.320, 0=1.51; и с разным уровнем

17 Я 17 1 17 1

легирования: 1-1.5x10 см" ; 2-8x10 см" ; 3-2x10 см"

дислокаций на поверхность присутствуют заряды, при этом на слоях ОаЫ п и р - типа заряд имеет разный знак, показано Методом тока, наведенного электронным зондом, показано [А13,А16,А17], что на слоях с близким уровнем легирования кремнием, но с разной степенью упорядоченности наноматериала, присутствуют замкнутые заряженные области,

препятствующие латеральному транспорту носителей. Однако, в плохо упорядоченном наноматериале (Ар= 0.360, D=1.6I), плотность замкнутых областей выше и занимает 50% площади. Дальнодействие заряженных областей - 50 нм. Было выяснено, что диффузионная длина неосновных носителей заряда, в слоях нитрида галлия с лучшей степенью упорядоченности наноматериала (Др = 0.320, D=1.51) в 3 раза больше и составляет 0.3 мкм, что подтверждает важную роль свойств протяженных границ между блоками сросшихся доменов. Наблюдаемое странное соотношение подвижностей легированного и нелегированного кремнием нитрида галлия, отмечавшееся многими исследователями, вызвано тем, что легирование кремнием частично снимает неоднородное распределение зарядов по поверхности [AI 9], обеспечивая, таким образом, увеличение подвижности. Причем, этот эффект наблюдается даже на плохо организованном наноматериале (Др > 0.350) [А2]. Однако, максимальные значения подвижности были получены только на слоях с хорошо организованным наноматериапом (Др = 0.320). На слоях с худшей организацией (Др = 0.340), но с улучшенными, благодаря легированию кремнием, значениями подвижности при комнатной температуре, наблюдалось сильное рассеяние на заряженных центрах и появление участка о ~ exp (-1/Т) при пониженных температурах (Рис. 7, кривая 2). Перелегирование кремнием в погоне за повышением подвижности приводит к изменению характера роста, и степень упорядоченности наноматериала снова ухудшается. При этом увеличивается в несколько раз плотность дислокаций, а значения подвижности электронов уменьшаются, но остаются выше в 1.5-2 раза, чем в нелегированном кремнии. Положительное влияние кремния на свойства слоев GaN обусловлено меньшим, чем у галлия тетраэдрическим радиусом и низкой ( ~10meV ) энергией активации. Отмечено, что контроль степени упорядоченности позволил разобраться в сложной взаимосвязи легирования, характера организации наноматериала и подвижности электронов. В этой же главе приведены результаты исследования барьеров Шоттки Ni-Au на слоях GaN с разной степенью упорядоченности наноматериала (Др). Полученные результаты позволили прояснить проблему, которая обсуждалась в течение нескольких лет. Значения постоянной Ричардсона у разных авторов демонстрировали разброс в пределах 4-х порядков и отличались от теоретических значений [12, 13].Такой большой разброс значений при том ,что высота барьера Шоттки GaN-Ni-Au у большинства авторов была равна разности работ выхода металл-полупроводник, т.е. пиннинга уровня Ферми не наблюдалось, представлялся не объяснимым. Проведенные исследования показали, что на слоях с хорошо упорядоченным наноматериалом (Ар< 0.330) значения постоянной Ричардсона близки к теоретическим значениям[А30]. Рост значений Др сопровождается уменьшением постоянной Ричардсона и увеличением токов утечки на несколько порядков, а, начиная со значений Др > 0.350, высота барьера уменьшается. Выяснено, что причиной сильных изменений постоянной

Ричардсона является присутствие неоднородно распределенных локальных зарядов на границе металл- полупроводник, связанных с системой протяженных дефектов. В результате, кроме механизма термоэмиссии, имеет место механизм термополевой эмиссии. На барьерах Шоттки на основе слоев с хорошо упорядоченным наноматериалом были получены первые отечественные фотоприемники для систем очистки воды [А5]. Хорошо известно, что шум Mf является одним из наиболее чувствительных индикаторов структурной неупорядоченности полупроводников. Шумовые характеристики различных приборов и материалов, как правило, оцениваются

величиной безразмерного параметра Хоуге а [14]: а = jj.fN ; где/- частота

на которой проводятся измерения, N - полное число носителей в образце. Величина а весьма чувствительна к структурному совершенству материала. Для структурно совершенных пленок Si значение а составляет обычно, 10"4 -10"5. Для эпитаксиальных пленок GaAs характерное значение «равняется 10 3 - 10"5. Для слоев GaN с концентрацией A'j - А'а « 1017 см"3 стандартного качества величины а, как правило, гораздо выше и лежат в пределах 10"2 - 1 [15]. Впервые на слоях GaN с концентрацией 8х1016см""' с хорошо упорядоченным наноматериалом (Д,,=0.320) были получены рекордно низкие значения параметра Хоуге а ~ 1.5x10'3 на частоте 6Гц и показано, что с ростом Дг значения параметра Хоуге заметно растут [А28]. В конце главы, сделан вывод о том, что результаты проведенных исследований подтвердили предположение о нелинейных свойствах слоев GaN, выращенных в неравновесных условиях, и показали, что эти свойства определяются не только, и даже не столько, плотностью дислокаций, сколько характером организации наноматериала. Кроме того, показано, что мультифрактальные параметры позволяют количественно охарактеризовать различные формы организации наноматериала и различить эти формы даже в том случае, когда с точки зрения традиционных методов образцы практически неразличимы. Результаты исследования слоев, классифицированных по значениям мультифрактальных параметров, позволили понять причины расхождения теории и эксперимента, вызванные нелинейными свойствами наноматериала и многообразием форм его существования, установить взаимосвязь электрических свойств слоев GaN с характером организации наноматериала и прояснить сложную картину взаимосвязи транспортных свойств с характером организации наноматериала при легировании слоев кремнием. Глава 4. В главе дан краткий обзор развития индустрии светоизлучающих структур на основе InGaN/GaN. Проанализированы проблемы, препятствующие дальнейшему развитию этого направления. На сегодняшний день общепринятых моделей, объясняющих высокую квантовую эффективность СД на этих материалах, не выработано [16]. Существующие модели, как правило, удовлетворительно объясняют вид спектров электролюминесценции, причины улучшения параметров конкретного исследуемого СД, но не дают ясных рекомендаций по увеличению квантовой

эффективности и мощности излучения СД. Кроме того, уже более 10 лет обсуждается проблема падения внешней квантовой эффективности (ВКЭ), начиная с очень малых плотностей тока 10 А/см2, препятствующая решению практически важных задач создания твердотельного энергосберегающего освещения. Представляется, что противоречия и трудности в понимании физических механизмов и в развитии теоретических представлений, во многом вызваны, как уже упоминалось, многообразием форм организации наноматериала светоизлучающих структур. В этой главе приведены экспериментальные результаты исследования светоизлучающих структур, классифицированных по уровню самоорганизации и степени упорядоченности наноматериала , а также светодиодов (СД), собранных из этих пластин. Светоизлучающие структуры выращены методом эпитаксии из металлорганических соединений на сапфире (0001). Активная область InGaN/GaN состоит из 5квантовых ям и барьеров, с традиционным соотношением толщин ям и барьеров(3/(7-10)нм). Толщина р+области -ЮОнм, а п+ области - 3-4 мкм [Al 5, А29]. На основе полученных экспериментальных данных[А15, А37, А43] и результатов сравнительного анализа этих данных с данными других исследователей [17], показано, что общим свойством для СД на основе InGaN/GaN является нестандартный вид вольтамперной характеристики (ВАХ) (Рис. 8), свидетельствующий о сложном механизме транспорта носителей заряда. Причем, вид ВАХ не

Рис.8. ВАХ (прямые ветви- 2,4,6; обратные ветви - 1,3,5) СД с разной степенью упорядоченности

наноматериала: 1,2- 0.330; 3,4 - 0.345 ; 5,6 - 0.355.(прямые и обратные ветви приведены в одном квадранте, напряжение смещения дано по абсолютной величине).

2D 25 30 35 40 45

напряжение, в зависит от числа ям, ширины барьеров,

высоты блокирующего электроны барьера AlGaN между р+ областью и активной областью. В отличие от ВАХ р-п перехода на традиционных материалах в СД на основе 1пОаМОаЫ ( в том числе и на исследованных СД ), детектирующие свойства р-п перехода проявляются при смещениях больше (1-2)В, токи имеют слабую температурную зависимость и определяются туннельной безызлучательной рекомбинацией и в рамках теории Моргана [18] аппроксимируются зависимостью 1= 15 [ехр^У/ Е)-1], где 18- предэкспоненциальный множитель, также имеющий слабую зависимость от температуры. Энергетический параметр Е, связанный с высотой потенциального барьера для туннелирования, имеет несколько значений на разных участках ВАХ и слабую температурную зависимость. В области прямых смещений (2-2.5)В

для большей части исследованных СД зависимость тока от напряжения аппроксимируется зависимостью 1~ехр(яУ/2кТ), описывающей в теории Шокли -Нойса-Саа рекомбинационный ток в области объемного заряда р-п перехода, смещенного в прямом направлении. Однако, температурная зависимость тока на порядок более слабая [А41] и не соответствует зависимости П1(Т). Показано, что ВАХ гомо р-п переходов в ОаИ имеет аналогичный вид [А 15]. ВАХ СД, изготовленных из светоизлучающих гетероструктур с разной организацией наноматериала (Рис.8), отличаются между собой величиной токов туннельной безызлучательной рекомбинации (БР) в пределах пяти порядков. При этом в области прямых смещений больше 2.5 В прямые ветви практически не различимы. Такая же связь величины токов туннельной БР с разной степенью упорядоченности наноматериала наблюдается и на гомо р-п переходах. Общим свойством для всех СД является то, что СПД пронизывет как гомо р-п переход, так и активную область светоизлучающих структур (Рис. 9). При этом, отдельные дислокации, а также их скопления могут играть роль неомических шунтов, изменяющих свои свойства по мере протекания тока [41].

Рис.10 Активная область светоизлучающей структуры, пронизанная протяженным дефектом (ПЭМ изображение)

Приведены экспериментальные данные, полученные методом тока, наведенного электронным лучом [А31, А37, А40], подтверждающие существование проводящих каналов, связанных с дислокациями. Предложена качественная модель безызлучательной рекомбинации в системе протяженных дефектов, опирающаяся на модель дислокаций Альбрехта, прогнозирующую высокую плотность состояний по краям зон. Рассмотрена динамика этой системы, связанная с заполнением состояний неравновесными носителями и обратимым переходом центров прилипания в центры безызлучательной рекомбинации. В следующем разделе этой главы выяснялся вклад этого канала безызлучательной рекомбинации в потери излучателыюй рекомбинации. Показано, что по мере роста параметров О и Ар растет не только уровень тока утечки, но и изменяется характер зависимости внешней квантовой эффективности (ВКЭ) от тока накачки (Рис.11, кривые 1,2,3). По мере ухудшения организации наноматериала уменьшается величина ВКЭ в максимуме, и наблюдается сдвиг максимума в сторону больших плотностей тока накачки, т.е. канал безызлучательной рекомбинации, связанный с системой протяженных дефектов приводит к перераспределению поля в активной области СД. Взаимосвязь значений ВКЭ в максимуме при

плотности 10 А/см со значениями МП носит пороговый характер (Рис.12) Область сильной зависимости ВКЭ от характера организации наноматериала

начинается для СД с (Др>0.345 ) . Для СД с (Др<0.340), величина ВКЭ практически не зависит от значений МП. Для остальных МП (Дс, О) также наблюдаются пороговые зависимости (приведены в диссертационной работе).

Рис. 11 . Зависимость ВКЭ от плотности тока для СД с разной организацией наноматериала: 1- (Др= 0.360, Б = 1.9); 2- (Д ,= 0.345, В = 1.7); 3 - (Др= 0.320, В= 1.51). СД с (Др< 0.340, 0<1.60); и разным уровнем легирования: 4-10 см ; 5- 4х 1018см'3; 6-2x10 см"3 ; 7- 10|8см"3 (измерения ВКЭ проводились на СД без линз (кривые 1-6) и с линзами (кр.7).

Рис. 12 Взаимосвязь значений ВКЭ с Др • ' ' < 1 : . • ■ (степень упорядоченности на локальном

' уровне) при плотности тока накачки 10 А/см2

Из наблюдаемой взаимосвязи следует несколько важных выводов: противоречивость "" "" данных разных авторов по влиянию

Степень упорядоченности • 1

дислокаций на ВКЭ обусловлена тем, что эти данные относятся к разным формам организации наноматериала; для получения значений ВКЭ выше 10% без линз при плотностях тока ЮА/см2 необходимо обеспечить получение материала с Др <0.345 и Б < 1.65. Отмечено, что в области плотностей тока больше 50А/см2 влияние характера организации на значение ВКЭ незначительное и не носит пороговый характер. Этот факт, а также отсутствие максимума на зависимостях ВКЭ от плотности тока для СД с плохо организованным наноматериалом (Др= 0.360, 0= 1.90) (Рис. 11), и незначительная разница в величине ВКЭ при плотностях тока ЮОА/см2 для СД с разной организацией наноматериала, но с одинаковым уровнем легирования (8-10)х1018см"3 п+ -области и прилегающих к ней (2-3) ям (Рис.11, кривые 1-3) позволили предположить, что в процессе излучательной рекомбинации участвуют локализованные и

делокализованные носители, и с ростом плотности тока изменяется их соотношение. Зависимости спектров электролюминесценции СД при плотности тока 5А/см2 и ЮОА/см2 в диапазоне температур 50-200К

подтвердили это предположение. Зависимость положения спектрального максимума от температуры для СД при ЮОА/см2 (Рис.13, кривая 2), подобна зависимости ширины запрещенной зоны по Варшни (кривая 1). Тогда как

ч

Рис.13. Изменение положения максимума длины волны излучения СД с температурой: 1- Е6(Т) по Варшни; 2 - СД при ЮОА/см2; 3 - СД при 5А/см2

для СД при 5 А/см2 наблюдается типичное для нитридов так называемое Б- образное поведение зависимости (кривая 3), которое обычно трактуют как проявление локализации носителей на флуктуациях состава твердого раствора [19]. Начиная с температуры 200К, (Рис.13), кривые 2 и 3 практически совпадают, а на зависимости ВКЭ от плотности тока с ростом температуры уменьшаются значения ВКЭ в максимуме, что свидетельствует о сравнительно мелких флуктуациях потенциала, а также о том, что при ЗООК только часть носителей оказывается локализованной. Проанализирована возможность локализации носителей в неглубоких, но протяженных флуктуациях потенциала в трехмерном пространстве с размерами 10-500 нанометров. Многочисленные работы по исследованию латеральных неоднородностей излучательной рекомбинации с относительно небольшими изменениями длин волн в пределах от 1 до 10 нанометров в СД на основе 1пСаЫ выявляют как раз такие размеры флуктуаций [20]. Возможность локализация носителей в флуктуациях потенциала такого масштаба была показана в работах Шкловского [21], а также в экспериментальных работах по исследованию СД, полученных на компенсированном ОаАэ [22]. Грубые оценки глубины флуктуаций в рамках модели Шкловского дают значения 80-100 мэВ. Оценка доли локализованных носителей при ЗООК методом токов, наведенных электронным зондом, дает величину в 30% [А37]. Сделан вывод о том, что вид зависимости квантовой эффективности от плотности тока (Рис.11) определяется соотношением излучательной рекомбинации локализованных и делокализованных носителей. По мере увеличения параметров Ар и О и плотности тока вклад локализованных носителей уменьшается и при плотностях тока больше 50 А/см2 для большинства СД вклад делокализованных носителей преобладает . Величина ВКЭ при плотности ЮОА/см2 для СД из разных партий, но с близким уровнем организации наноматериала (значения мультифрактальных параметров находятся на плато зависимости рис.12), растет в соответствии с уменьшением уровня легирования от Ю19 см"3 до Ю18 см"3 квантовых ям , ближайших к п+области. Величина ВКЭ в максимуме зависит от числа ям, находящихся в области объемного заряда р-п перехода, и одна яма с типичной шириной 2-3 нм не обеспечивает больших значений ВКЭ. Увеличение

значений ВКЭ до 40% с линзами возможно при использовании 5 ям с узкими барьерами (2-3 нм), работающих при комнатной температуре как одна широкая яма, и снижении концентрации носителей в активной области до 101 см"3. На коммерческих СД фирмы Cree имеющих такой дизайн и уровень легирования получены оптимальные значения ВКЭ 35-40% при 5 А/см2 и 2427% при 100 А/см2 . Общее падение ВКЭ относительно максимума в этом диапазоне составляет 30%, а в диапазоне 5-20 А/см2 -10% (Рис.11, кривая 7). На практике в этом диапазоне плотностей тока, встречаются более сильные падения ВКЭ (до 50%) (рис.11 кривые 3 и 4). Выяснено, что основными причинами являются : а) высокий уровень легирования до 1019 см"3 ям, ближайших к п+области, что приводит к формированию дополнительного барьера, снижающего эффективность р-эмиттера; б) присутствие компенсированных слоев в активной области и в р+-области, связанных с высокой фоновой концентрацией магния или кремния в ростовой системе. Эти причины вполне устранимы. Обнаружено, что при плотностях тока больше 50А/см2 характер падения ВКЭ единообразный для всех исследованных СД, в том числе коммерческих, и аппроксимируется зависимостью I'" 2. Выяснено, что общей причиной падения ВКЭ, ранее не рассматривавшейся в многочисленных работах, является усиление процессов безызлучательной рекомбинации в системе протяженных дефектов, начиная с концентраций неравновесных носителей (1- 4)1018см3, что согласно оценкам работы [23] , соответствует плотностям тока 5-10А/см2. Зависимость плотности низкочастотного шума (S) СД от тока (I) (Рис.14) демонстрирует появление, начиная с этих плотностей тока, участка S~I3 [А43], что, как известно [24, 25], указывает на генерацию новых центров. Появление такой зависимости, в исследованных СД , связано с обратимым переходом центров прилипания в системе протяженных дефектов в центры безызлучательной

рекомбинации. Причем, гистерезиса ВАХ и значений ВКЭ не наблюдается, после

Рис.14. Зависимость плотности низкочастотного шума (S) СД от тока(1)

возвращения к малым плотностям тока, но только для СД с хорошо организованным наноматериалом (Др<0.345). Для СД с (Др>0.350 ) наблюдается рост значений тока туннельной безызлучательной рекомбинации и падение ВКЭ, т.е. развивается деградационный процесс[АЗЗ]. На СД с разным характером организации наноматериала были выяснены основные закономерности деградационного процесса [А39], такие как: значительный, на порядки, рост прямого и обратного тока туннельной БР; катастрофическое ухудшение выпрямляющих свойств р-п перехода, сильная зависимость скорости деградационного процесса от величины рабочего тока, размытие профиля распределения

1Е-7 1Е-8 1Б5 1Е-4 1Е-Э 001 0.1

носителей заряда в 1пСа1Ч/СаЫ; локальный характер

деградационного процесса, протекающего, в основном, в системе протяженных дефектов. Этот процесс вызван понижением энергии миграции неравновесных галлия и индия в результате туннельной безызлучательной рекомбинации в системе протяженных дефектов при длительном протекании тока и сопровождается диффузией, а также выделением этих металлов на поверхность. Проведенные исследования позволяют прогнозировать потенциальный срок службы для СД (АР> 0.350 ) меньше 100 часов, для СД ( Др - 0.345-0.350) меньше 10000 часов и для СД (Др< 0.340) больше 10000 часов, при условии устранения причин, приводящих к деградации, связанных с конструктивными особенностями чипа СД, а также с несовершенством операций разделения на чипы и сборки.

В конце главы сделаны выводы о том, что нелинейные свойства светоизлучающих структур на основе М(}\¥ 1пСаМ/СаК проявляются в сложной динамике вольтамперных характеристик СД и зависимости ВКЭ от плотности тока, в локальном характере деградации, и вызваны участием канала безызлучательной рекомбинации, связанного с системой протяженных дефектов, пронизывающих активную область СД. Свойства этого канала определяются характером организации наноматериала. Количественная классификация различных форм организации наноматериала светоизлучающих структур по уровню самоорганизации и степени упорядоченности позволили установить взаимосвязь параметров СД с особенностями организации наноматериала. Выяснены причины противоречивости данных разных авторов, полученных на структурах с разными формами организации наноматериала, а также вклад локализованных и делокализованных носителей в рекомбинационные процессы. Выяснены причины падения ВКЭ в диапазоне плотностей тока 120 А/см2 и возможность их устранения. Выявлена общая для исследованных СД, в том числе для коммерческих СД зарубежных фирм , причина падения ВКЭ, связанная с генерацией новых центров безызлучательной рекомбинации в системе протяженных дефектов при плотностях тока больше (5-10) А/см2. Определены критерии качества наноматериала, необходимые для увеличения внешней квантовой эффективности и срока службы СД.

Глава 5. посвящена изучению механизмов релаксации напряжений в многослойных гетероструктурах АЮаАя/ОаАБ, 1пОаАя/ОаА5 с квантовыми точками (КТ) 1пАз и АЮаАв/ ТпСаАв/СаАз с псевдоморфным каналом, а также выяснению их вклада в особенности организации наноматериала и структурные, электрические и оптические свойства.

Выяснено, что в многослойных гетероструктурах (МГС) в процессе релаксации напряжений участвуют не только два хорошо известных механизма ( упругого изменения постоянной решетки и генерации дислокаций несоответствия), но и механизм релаксации напряжений путем образования гофрированной поверхности. Этот механизм в материаловедении

полупроводников стал рассматриваться сравнительно недавно [5]. На рис.1 представлен вид гофрированнной поверхности в атомно-силовом микроскопе (АСМ) буферного слоя Alo.85Gao.15As, выращенного на подложке СаА5 (гофр присутствует на всей поверхности пластины). В случае регулярного гофра можно оценить величину напряжений, вызвавших его образование [26]:

п= 20И2/, где С- модуль сдвига , И -высота рельефа, /.(Г - ширина гребня, - расстояние между гребнями. Оценки, сделанные из профилей шероховатости поверхности, полученных АСМ дают величину для разных структур от 0.01 до О.ЮРа, что в несколько раз меньше сил, приводящих к генерации дислокаций. Показано, что рельеф, образованный на поверхности буферного слоя, может изменяться в процессе роста многослойной структуры и терять свою регулярность на ее поверхности, и эти изменения могут быть охарактеризованы количественно мультифрактальными параметрами. Причем эволюция рельефа сопровождается изменением размеров квантовых точек ТпАэ, сформированных в матрице In0.2Ga0.gAs, и спектров фотолюминесценции (Рис.15) [А32]. Многослойные гетероструктуры (МТС), спектры, которых представлены на (Рис.15) , выращены на буферном слое Alo.85Gao.15As. Режим роста квантовых точек, слоя матрицы Ino.2Gao.8As, а также верхнего слоя СаАз одинаковый для всех структур. В МТС (Рис.15, а) -температура роста буферного слоя выше, чем у двух других МГС, и между буферным слоем и матрицей с КТ введен тонкий слой ОаАз, а в МГС с) введен только тонкий слой ОэАб между буферным слоем и матрицей с КТ. Повышение температуры буфера или введение тонкого слоя ваАз приводит к изменению рельефа и характера организации наноматериала. Исследования МГС методами просвечивающей электронной микроскопии показали, что исчезновение регулярного гофра на поверхности МГС сопровождается расплыванием квантовых точек (КТ), по сравнению с МГС с упорядоченным рельефом. Увеличение содержания 1п в матрице приводит к эволюции гофра, и смещению максимума в спектрах фотолюминесценции с 1200 до 1600 нм. Контроль процесса образования и эволюции гофра на поверхности МГС позволил установить, что длинноволновый сдвиг фотолюминесценции в большей мере определяется кооперативными явлениями в активной области КТ-матрица, чем размерами и плотностью первоначально введенных квантовых точек 1пАз. Выяснено, что кооперативные явления в активной области протекают по разным механизмам при введении тонких слоев между

Р:].:>1.'П Рпег^у (е\'|

Рис.15. Эволюция спектра фотолюминесценции и рельефа напряжений на поверхности многослойных гетероструктур с квантовыми точками при изменении режима роста буферного слоя и введении промежуточного слоя СэАб: а) температура роста буферного слоя выше, чем у двух других МГС , и между буферным слоем и матрицей с КТ введен тонкий слой ваАз; Ь) стандартная температура роста буферного слоя, дополнительный слой СэАб отсутствует; с) стандартная температура роста буферного слоя, между буферным слоем и матрицей с КТ введен тонкий слой ОэАб .

буферным слоем и матрицей lno.2Gao.gAs с квантовыми точками 1пАз . Для твердого раствора lno.4Alo.6As кооперативные явления протекают преимущественно по механизму Френкеля, приводящему к коалесценции вакансий и образованию пор, ориентированных вдоль гофра. При введении твердого раствора Ino.4Gao.6As, кооперативные явления в активной области развиваются преимущественно по механизму Киркендалла, приводящего к переносу 1п, образовавшегося в результате частичного распада неравновесного твердого раствора, к точкам 1пАз и увеличению их размеров, что хорошо выявляется методами просвечивающей электронной микроскопии. Последний механизм приводит к увеличению степени разупорядоченности наноматериала МГС, проявляющемуся в увеличении значений Д,, от 0.235 до 0.385 и к более сильному падению ( до двух порядков) интенсивности фотолюминесценции, чем в случае образования ориентированных макропор и дефектов упаковки. Контроль мультифрактальных параметров многослойных гетероструктур, выращенных на буферных слоях разного состава и при различных режимах, а также при изменении режима формирования квантовых точек, позволяет количественно определить изменения организации наноматериала. При этом по величине уровня самоорганизации и степени упорядоченности можно прогнозировать более благоприятный выбор режимов роста буферного слоя и формирования квантовых точек, а также дизайна многослойной гетероструктуры [А38].

Обнаружена прямая корреляция значений подвижности носителей заряда с уровнем самоорганизации наноматериала в многослойных гетероструктурах (МГС) АЮаА.я/СаАх с модулированно легированным псевдоморфным каналом. Следует отметить, что такие гетероструктуры являются основой мощных транзисторов. Максимальные значения подвижности при 300К -6977см2В"1с"1 наблюдаются на МГС с лучшим уровнем самоорганизации наноматериала в исследованной серии образцов с минимальным значением параметра 0= 1.12 [А42]. В конце главы сделан вывод о том, что механизм релаксации напряжений путем образования гофра на поверхности играет важную роль в формировании характера организации наноматериала МГС и его эволюция сопровождается изменениями в системе матрица-квантовые точки и, как следствие, изменениями оптических свойств МГС. Контроль мультифрактальных параметров - возможность контроля воспроизводимости технологии от процесса к процессу и в разных областях одной пластины до проведения всего трудоемкого пост ростового комплекса работ по получению

мощных транзисторов с двумерным каналом.

В Заключении подведены итоги работы и приведен перечень основных результатов:

1. Развиты представления о полупроводниковых самоорганизованных наноматериалах, как о нелинейных системах, с фрактальной размерностью.

2. Адаптированы методы мультифрактального анализа для количественной характеризации полупроводниковых слоев и гетероструктур, полученных в режимах самоорганизации, такими параметрами, как уровень самоорганизации (О) и степень упорядоченности наноматериала в целом (Дс) и на локальном уровне (Ар).

3. Показано, что мультифрактальные параметры позволяют количественно охарактеризовать различные формы организации наноматериала, и различить эти формы, даже в том случае, когда с точки зрения традиционных методов структурные свойства слоев практически неразличимы. Установлена прямая связь между значениями подвижностей носителей заряда в слоях ваИ, в многослойных гетероструктурах (МГС) с двумерным каналом и мультифрактальными параметрами. Таким образом, сравнительный анализ значений МП в серии исследуемых образцов позволяет прогнозировать физические свойств наноматериала.

4. Выявлена связь транспортных свойств и диффузионной длины носителей заряда в слоях GaN не только, и даже не столько, с плотностью дислокаций, сколько с характером их распределения и соотношением дилатационных и дислокационных границ. Показано, что в слоях ОаЫ , с преобладающими дилатационными границами, и лучшими значениями мультифрактальных. параметров (ДР=0.320Д>=1.51) диффузионная длина в 3 раза больше (0.3 мкм), чем в слоях со значениями этих параметров (Др > 0.330, 0>1.55) и с преобладающими дислокационными границами. Кроме того, температурные зависимости подвижности и проводимости ясно демонстрируют переход от классических колоколообразных зависимостей проводимости (с) и

3/2

подвижности (.1- Т к типичным для низкоразмерных материалов зависимостям а ~ ехр (-1/Т) по мере увеличения значений О и Др. Таким образом, изменение значений МП наноматериала отражает изменения фундаментальных свойств слоев СаЫ.

5. Легирование кремнием слоев ваИ в диапазоне концентраций (0.1-5)х10|9см"3 увеличивает значения ц в несколько раз по сравнению с нелегированными слоями, благодаря подавлению хаотично распределенных флуктуаций зарядов в слоях с плохо организованным наноматериалом (Др > 0.330 , 0>1.550) . Однако, максимальные значения ц ~ 600 см2 В 'с"1 при 300К и классические колоколообразные зависимости Т,/2достигнуты только на слабо легированных кремнием слоях с хорошо организованным наноматериалом (Др=0.320, 0-4.51). На барьерах Шоттки, сформированных

на этих слоях с хорошо организованным наноматериалом, получены значения постоянной Ричардсона, близкие к теоретическим.

6. На основе слоев GaN со степенью упорядоченности наноматериала

Др< 0.330 получены первые отечественные солнечно-слепые фотоприемники для коротковолновой области спектра с чувствительностью 0.15А/Вт, использованные в системах очистки воды.

7. Показано, что токи туннельной безызлучательной рекомбинации в гомо GaN р-п переходах и светоизлучающих гетероструктурах на основе InGaN/GaN имеют общую природу и, в первую очередь, обусловлены существованием системы протяженных дефектов (включающей дислокации, дефекты упаковки, дислокационные и дилатационные границы), пронизывающей трехмерной сеткой области объемного заряда. При этом плотность туннельных токов увеличивается на порядки с ростом значений Др и D, т.е. с ухудшением организации наноматериала. Таким образом, система протяженных дефектов является основным каналом безызлучательной рекомбинации, и ее свойства определяются характером организации наноматериала.

8. Предложена качественная модель поведения системы протяженных дефектов в светоизлучающих структурах на основе InGaN/GaN, объясняющая вклад этого канала безызлучательной рекомбинации в потери при разных плотностях тока. На ее основе рассмотрены особенности излучательной рекомбинации с учетом локализации носителей в неглубоких, но протяженных флуктуациях потенциала в трехмерном пространстве с характерными размерами 10-500 нанометров, вызванных флуктуациями состава твердого раствора InGaN.

9.Взаимосвязь значений внешней квантовой эффективности (ВКЭ)максимуме при плотности 10 А/см2 со значениями мультифрактальных параметров носит пороговый характер и объясняет причины противоречивости данных разных исследователей, обусловленных тем, что результаты относятся к разным формам организации наноматериала. Показано, что для получения ВКЭ выше 10% при плотностях тока меньше ЮА/см2 необходимым условием является получение наноматериала с Др< 0.345 , D < 1.65. Увеличение ВКЭ до 40% требует изменения традиционного дизайна активной области (уменьшение толщины барьеров до 2-3 нм) и оптимизации уровня легирования.

10. Характер зависимости ВКЭ СД от плотности тока определяется соотношением излучательной рекомбинации локализованных и делокализованных носителей. При этом по мере увеличения D и Др, а также плотности инжекционного тока возрастает вклад делокализованных носителей. Предложены меры, позволяющие увеличить эффективность излучательной рекомбинации как локализованных, так и делокализованных носителей.

11. Установлено, что общей причиной падения ВКЭ для всех исследованных СД, в том числе и лучших коммерческих СД фирмы Cree, является обратимый переход центров прилипания в центры безызлучательной

рекомбинации в системе протяженных дефектов при плотностях

инжекционного тока 5-10 А/см2.

12. Предложена качественная модель деградационного процесса на основе экспериментально выявленных закономерностей при исследовании СД, классифицированных по МП. Этот процесс носит локальный характер и развивается преимущественно в системе протяженных дефектов в результате туннельной безызлучательной рекомбинации и сопровождается диффузией неравновесных атомов индия и галлия , а также выделением этих металлов на поверхности. Результаты проведенных исследований позволяют прогнозировать потенциальный срок службы СД на основе данных по организации наноматериала, при этом СД с Др >0.350 являются потенциально ненадежными.

13. Выяснено, что в многослойных гетероструктурах (МГС) в процесс релаксации напряжений кроме двух хорошо известных механизмов (упругого изменения постоянной решетки и генерации дислокаций несоответствия) вносит существененный вклад механизм релаксации напряжений, путем образования гофрированной поверхности. Величина напряжений (0.01-ОЛГПа) , вызывающих этот процесс, меньше , чем для двух других механизмов. Контроль процесса образования и эволюции гофра на поверхности МГС позволил установить, что длинноволновый сдвиг фотолюминесценции в большей мере определяется кооперативными явлениями в активной области квантовые точки-матрица, чем размерами и плотностью первоначально введенных квантовых точек 1пА5. Увеличение содержания 1п в матрице приводит к эволюции гофра и смещению максимума в спектрах фотолюминесценции с 1200 до 1600 им.

14. Установлено, что значения мультифрактальных параметров отслеживают изменения в организации наноматериала, вызванные использованием разных буферных слоев, промежуточных слоев между буферными слоями и матрицей, а также режимов формирования квантовых точек и позволяют прогнозировать более благоприятный выбор дизайна многослойной гетероструктуры и режимов ее роста.

Заключение

Развит новый подход к анализу полупроводниковых слоев, гетероструктур и приборных структур, выращенных в режимах самоорганизации, в рамках концепции наноматериала как нелинейной системы. Показана перспективность привлечения мультифрактальных представлений для поиска взаимосвязей характера организации наноматериала и свойств полупроводниковых материалов как принципиально новой методологии, дополняющей традиционные методы исследования.

Классификация наноматериала полупроводниковых слоев и наноструктур по степени упорядоченности и уровню самоорганизации позволила выяснить взаимосвязь форм организации наноматериала с электрическими и оптическими свойствами слоев и приборных структур, выработать новые критерии качества наноматериалов, выявить основные закономерности,

определяющие в материалах со сложной внутренней структурой, транспорт носителей, излучательную и безызлучательную рекомбинацию, деградационные процессы. Выявленные закономерности могут быть использованы для дальнейшего развития технологии и физики наноматериалов. Представляется, что дальнейшее развитие таких методов диагностики и развитие использованных представлений является ключом к совершенствованию современных технологий получения наноматериалов, так как открывает возможность контролируемого управления организацией наноматериала путем использования переходов устойчивость-неустойчивость- устойчивость.

Публикации по теме диссертации:

[Al] Usikov A.S., Ratnikov V.V., Kyutt R.N., Lundin W.V., Pushnyi B.V, Shmidt N.M., Scheglov M.P., "Macro- and microstrains in the MOCVD-grown GaN" MRS Internet Journal of Nitride Semiconductor Research, 3,42 (1998). [A2J EmtsevV.V., KryzhanovskyV.N., Kyutt R.N., LundinW.V., Poloskin D., Ratnikov V.V., Shmidt N.M.,Titkov A.N, UsikovA.S., Girard P., "Mosaic structure and Si doping related peculiarities of charge carriers transport in III-V nitrides" Phys. Stat. Sol. (b), 216, 581-586 (1999).

[A3] Polyakov A.Y., Smirnov N.B., Govorkov A.V., Usikov A.S., Shmidt N.M., Pushnyi B.V., TsvetkovD.V., Stepanov S.I., Dmitriev V.A., Mil'vidskii M.G.,"Deep centers and persistent photoconductivity studies in variously grown GaN films" MRS Internet Journal of Nitride Semiconductor Research, 5S1 (1998). [A4] PolyakovA.Y., UsikovA.S., Theys В., Govorkov A.V., Shmidt N.M., Lundin W.V. /'Effects of proton implantation on electrical and recombination properties of и-GaN" Solid-State Electronics, 44, 1971-1983 (2000).

[A5] Shmidt N.M., Lundin W.V., Sakharov A.V., Usikov A.S., Zavarin E.E., Govorkov A. V., Polyakov A.Ya., Smirnov N.B., "Ultra-violet photodetectors based on GaN and AlxGa,.xN epitaxial layers" Proceedings of SPIE, 4340,92-96 (2000). [A6] Shmidt N.M., Emtsev V.V., Kolmakov A.G., Kryzhanovsky A.G., Lundin W.V., Poloskin D.S., Ratnikov V.V., Titkov A.N., Zavarin E.E., "Correlation of mosaic structure peculiarities with electric characteristics and surface multifractal parameters for GaN epitaxial layers" Nanotechnology, 12, 471-474 (2001). [A7] Busov V.M., Emtsev V.V., Kyutt R.N., Lundin V.V.,Poloskin D.S., Ratnikov V.V., Sakharov A.V., Shmidt N.M., "Silicon impurity-related effects on structural defects in III-V nitrides" Solid State Phenomena, 69-70, 525-530 (1999). [A8] Emtsev V.V., DavydovYu., Kozlovskii V.V., Poloskin D.S., Smirnov N.B., Shmidt N.M., Usikov A.S., "Behavior of electrically active point defects in irradiated MOCVD n-GaN" Physica B, 273-274, 101-104 (1999). [A9] Shmidt N.M., Kolmakov A.G., Kryzhanovsky A.S., Ratnikov V.V., Titkov A.N., "Multifractal analysis of GaN epilayer surface structure" Inst. Phys. Conf. 169,303-306 (2001).

[А10] Shmidt N.M., Kolmakov A.G., Dunaevsky M.S., Emtsev V.V., Kryzlianovsky A.S., Lundin W.V., Poloskin D.S., Ratnikov V.V., Titkov A.N., Usikov A.S., Zavarin E.E., "Variations in the degree of order index of GaN epilayer mosaic structure after Si doping" Inst. Phys. Conf. 169, 341-344 (2001). [All] Kolmakov A.G., Emtsev V.V., Lundin W.V., Ratnikov V.V., Shmidt N.M., Titkov A.N., Usikov A.S., "A new approach to analysis of mosaic structure peculiarities of gallium nitride epilayers" Physica B: Physics of Condensed Matter, 308-310, 1141-1144 (2002).

[A12] Shmidt N.M., Aliev G., Besyul'kin A.N., Davies J., Dunaevsky M.S., Kolmakov A.G., Loskutov A.V., Lundin W.V., Sakharov A.V., Usikov A.S., Wolverson D., E.E. Zavarin E.E., "Mosaic structure and optical properties of Ill-nitrides", physica status solidi(c)0, 558-562 (2002).

[A13] Shmidt N.M., Besyul'kin A.N., Kolmakov A.G., Lundin W.V., Usikov A.S., Yakimov E.B.,Zavarin E.E.,"EBIC characterization of III nitride structures using multifractal parameterization", physica status solidi (c)0,457-460 (2002). [A14] Андрианов A.B., Некрасов В.Ю., Заварин E.E., Шмидт Н.М., Низкотемпературная время - разрешенная фотолюминесценция в квантовых ямах InGaN/GaN, ФТП 36,679-684 (2002).

[А 15] Besyul'kin A.N., Dunaevsky M.S., Kolmakov A.G., Shmidt N.M., "Mosaicity and electrical and optical properties of group III nitrides" Journal of Physics: Condensed Matter,14, 13025-13030( 2002).

[A16] Soltanovich O.A., Usikov A.S., Yakimov E.B., Shmidt N.M., Highresolution electron-beam- induced-current study of the defect structure in GaN epilayers Journal of Physics: Condensed Matter, 14,13285-13290( 2002). [A17] Besyul'kin A.N., Dunaevsky M.S., Kolmakov A.G., Shmidt N.M., Yakimov E.B., EBIC characterization of Ill-nitride structures using multifractal parameterization physica status solidi (c), 0,457-460( 2002). [A 18] Aliev G., Wolverson D., Usikov A.S, Lundin W.V, Shmidt N.M, Mosaic structure and optical properties of IH-nitrides, 0, 558-562( 2002). [A19] Girard P, Cadet Pli, Ramonda M, Shmidt N.M, Usikov A.S, Lundin W.V, Dunaevskii M.S., Titkov A.N,Atomic and electrostatic force microscopy observations on gallium nitride, Phys. Stat. Sol. (a) 195, 508-515 (2003). [A20] Polyakov A.Y, Smirnov N.B„Shmidt N.M, Govorkov A.V, Pearton S.J, New type of defects related to nonuniform distribution of compensating centers in p-GaN films, Electronics 47, 10(2003).

[A21] Бенеманская Г.В, Бесюлькин А.И, Шмидт Н.М, Термостабильность эпитаксиальных слоев GaN с разной степенью упорядоченности мозаичной структуры, ФТТ 45, 980-983 (2003).

[А22] KolmakovA.G, LoskutovA.V, Polyakov A.Y. , Smirnov N.B, Sbmidt N.M, Govorkov A.V, Pearton S.J,Osinsky A.V, Effect of mosaic structure on mobilities in p-GAN films and superlattices, Solid-State Electronics 47,1003-1008 ( 2003).

[A23] AnkudinovA.V, BesyulkinA.I, KolmakovA.G., LundinW.V, Ratnikov V,

Sitnikova A.A.,TitkovA.N., Usikov A.S.,Yakimov E.B., Zavarin E.E., Zolotareva R.V., Shmidt N.M., Peculiarities of extended defect system in IIInitrides with different degrees of order of mosaic structure, Physica В 340-342, 462-465 (2003).

[A24] Soltanovich O.A., Yakimov E.B., Usikov A.S., Lundin W.V., Shmidt N.M., Correlation of diffusion length and trap concentration with dislocation density in MOCVD-grown GaN, Physica B340-342,479-483 ( 2003).

[A25] Shmidt N.M., Aliev G.F., Wolferson D., Yakimov E.B., Zavarin E.E., Photoluminescence mapping of GaN epilayers with different degrees of order of mosaic structure, Institute of Physics Conf. Series, 180 , 333-336(2003). [A26] Dunaevsky M.S., Soltanovich O.A., Zolotareva R.V., E.B.Yakimov E.B., Shmidt N.M., SEM investigations of individual extended defects in GaN epilayers, Physics Conf. Series .180, 597-600 (2003).

[A27] Лундин B.B., Заварин E.E., Бесюлькин А.И., Гладышев А.Г., Сахаров А.В., Кокорев М.Ф., Леденцов Н.Н., Алфёров Ж.И., Каканаков Р., Шмидт Н.М., Гетероструктуры AlGaN/GaN с высокой подвижностью электронов, выращенные методом газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений, ФТП38, 1364-1367(2004).

[А28] Левинштейн М.Е., Лундин В.В.,Бесюлькин А.И., Копьев П.С., Rumyantsev S.L., Pala N., Shur M.S., Шмидт H.M., Низкочастотный шум в эпитаксиальных слоях нитрида галлия с разной степенью упорядоченности мозаичной структуры,ФТП 38, 1036-1038 (2004).

[А29] Besyulkin A.I., Kartashova А.Р., Kolmakov A.G., Lundin W.V., Shmidt N.M., Mezdrogina M.M., Sakharov A.V., Sitnikova A.A., Zakgeim A.L., Zavarin E.E., Zolotareva R.V., Surface control of light-emitting structures based on Ill-nitrides, phys. stat. sol. (c) 2, 837-840 (2005).

[A30] Бланк T.B., Гольдберг Ю.А., Заварин E.E., Константинов О.В., Шмидт Н.М., Термополевой прямой ток в поверхностно-барьерных структурах на основе GaN, ФТП 39, 705-709 (2005).

[А31] Sirotkin V.V., Sitnikova A.A., Soltanovich О.A., Zolotareva R.V., Yakimov Е.В., Shmidt N.M., SEM/EBIC investigations of extended defect system in GaN epilayers, phys. stat. sol. (c) 2, 1797-1801 ( 2005). [A32] Baranov E.E., Gladyshev A.G., Kamanin A. V., Kolmakov A.G., Kryzhanovskaya N. V., Musikhin Yu.G., Petrov V.N., Sedova 1. V., Titkov A.N., Shmidt N.M., Surface of control of cooperative phenomena in nanostructured materials with quantum dots, phys. stat. sol. (c) 2,1912-1916 (2005). [A33] Kamanin A.V., Kolmakov A.G., Kopev P.S., Onushkin G.A., Sakharov A.V., Shmidt N.M., Sizov D.S., Sitnikova A.A., Zakgeim A.L.and R.V. Zolotareva R.V., Usikov A.S., Degradation of blue LEDs related to structural disorder, Phys.stat.sol.(c) 3, 2129-2132 (2006).

[A34] Greslinov A.A., Chernyakov A.A., Ber B. Y., Davydov D.V., Kovarskyi A.P., Shmidt N.M., Soltanovich O.A., Vergeles P.S., Yakimov E.B. and Zakgeim A.L., Comparative Study of Quantum Efficiency of Blue LED with Different Nanostructural Arrangement, Phys.stat.sol.(c) 3, 2136-2139 (2006).

[А35] Шмидт Н.М., Якимов Е.Б., Диффузионная длина неравновесных носителей заряда и ее связь со структурной организацией нитридов Ш-группы, Поверхность 101, 61-65, (2006).

[А36] Davydov D. V., Zakgeim D. V., Snegov F. M., Sobolev M.M., Chernyakov A. E., Usikov A. S., and Shmidt N. M., Localized States in the Active Region of Blue LEDs Related to a System of Extended Defects,Technical Physics Letters 33, 143-146 (2007).

[A37] Shmidt N.M., Vergeles H.S., Shmidt N.M., and E.B. Yakimov E.B., EB1C Characterization of Light-Emitting Structures Based on GaN, Semiconductors 41, 491-494 (2007).

[A38] Васильев А.П., Гладышев А.Г., Жуков A.E., Крыжановская Н.В., Михрин B.C., Мусихин Ю.Г., Петров B.C., Ратников В.В., Шмидт Н.М., Особенности фотолюминесценции метаморфных квантовых точек InAs, связанные с кооперативными явлениями в системе квантовые точки -матрица , Письма в ЖТФЗЗ, 10 (2007).

[А39] Васильева Е.Л., Закгейм А.Л., Снегов Ф.М., Черняков А.Е., Шмидт Н.М., Якимов Е.Б., Некоторые закономерности деградации синих светодиодов на основе InGaN/GaN, Светотехника, 30-33(2007).

[А40] Shmidt N.M., Yakimov Е.В., Diffusion length and effective carrier lifetime in III- nitrides, International Journal of Nanoscience 6, 323 - 326 (2007). [A41] Chernyakov A.E., Sobolev M.M., Ratnikov V.V., Shmidt N.M., Yakimov E.B., Nonradiative recombination dynamics in InGaN/GaN LED defect system, Superlattices and Microstructures 45, 301-307 (2009).

[A42] Baranov E. I., Ber B.Y., Chernyakov A.E., Kolmakov A.G., Maleev N.A., Shmidt N.M, Yakimov E.B., Surface Monitoring of HEMT Structures Superlattices and Microstructures 45, 332-336 (2009).

[A43] Аверкиев H.C., Левинштейн M.E., Петров П.В., A.E. Черняков A.E., Шабунина Е.И., Шмидт Н.М., Особенности рекомбинационных процессов в светоизлучающих структурах на основе InGaN/GaN при больших плотностях инжекционных токов, Письма в ЖТФ 35, 97-102 (2009).

Список цитируемой литературы

[1] Иванова B.C., Баланкин А.С., Бунин И.Ж., Оксогоев А.А., Синергетика и фракталы в материаловедении, с.383 (Москва, «Наука» 1994).

[2] Cherchia R., Bottcher Т. and Hommel D., phys.stat.solidi (b) 228,403 (2001).

[3] Rouviere J.L., Arlery M. and Bourret A.,Inst.Phys.Conf.Ser.l57, 173 (1997).

[4] F.Degave, P.Ruterana, G.Nouet, phys.stat.sol.(c) 0, 546 (2002).

[5] Hull R. et al. J. Phys. Condens. Matter.,14, 12829 (2002).

[6] Cockayne D.J. et al., Inst.Phys.Conf.Ser. 169, 77 (2001).

[7] D.Zhi et al., Inst.Phys.Conf.Ser. 169, 89 (2001).

[8] Vstovsky G.V., Multifractal analysis in metallurgy, Found.Phys. 27, 1413 (1997).

[9] Встовский Г.В., Колмаков А.Г., И.Ж. Бунин И.Ж., Введение в мультифрактальную параметризацию структур материалов, с. 116 (Москва , Центр «Регулярная и хаотическая динамика» 2001).

[10] Cherns D., Jiao C.G., Moklitari Н., Cai J. and Ponce F. , Phys.stat.sol.(b ), 234 924 (2002).

[11] Ponce F., Srinivasan S., Bell A., Cai J., S. Tanaka S., Pliys.stat.sol.(b), 240 273(2003).

[12] Miller E.J.,Yu E.T., Waltereit P., Speck J. S., Appl.Phys.Lett. 84, 535 (2004).

[13] Guo J.D., Feng M.S., Guo R.J., Pan F.M., Clmng C.Y., Appl.Phys.Lett. 67, 2657 (1995).

[14] Hooge F. N., Kleinpenning T.G.M., and Vandamme L.K.J., Rep. Progr. Phys. 44, 479(1981).

[15] Levinshtein M. E., Balandin A. A., Rumyantsev S. L., and Shur M. S. "Low-frequency noise in GaN-based Field Effect Transistors" in: "Noise and Fluctuations Control in Electronic Devices", Balandin A.,ed.,(American Scientific Publishers 2002).

[16] Шуберт Ф., Светодиоды , пер. с англ. под редакцией А.Э. Юновича, с.496 (Москва, «ФИЗМАТЛИТ» 2008).

[17] Eliseev Peter G., Perlin Piotr, Furioli Julien and Osinski Marek, Journal of Electronic Materials , 26311 (1997).

[18] Morgan T.N., Physical Review 148, 890 (1966).

[19] Kazlauskas K„ Khan M.A., Zhang J., Shur M.S., Appl. Phys. Lett. 83, 3722 (2003).

[20] Kaneta Akio, Manitsuki Giichi, Appl. Phys. Lett. 81, 4353 (2002).

[21] Шкловский Б.И., Эфрос А.Л., ФТП 4, 305 (1970).

[22] Алферов Ж.И., Андреев В.М.,.Гарбузов Д.З., Трукан М.К., ФТП 6, 2015 (1972).

[23] Shen Y.C., Muller G.O., Watanabe S., Gardner N.G., and Krames M.R., Appl. Phys. Lett. 91, 141101 (2007).

[24] Bychkhin S., Pogany D., Meneghesso G., J. of Appl. Phys. 97, 123714 (2005).

[25] Жигальский Г. П., УФН 173, 465 (2003).

[26] Гегузин Я.Е., Диффузионная зона, с.343 (Москва, «Наука» 1979).

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97

Подписано в печать 29.10.2009. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 2,0. Уч.-изд. л. 2,0. Тираж 100. Заказ 5105b.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.:(812)550-40-14 Тел./факс: (812) 297-57-76

Введение.

Глава 1. Предпосылки для развития новых представлений о свойствах полупроводниковых слоев, многослойных гетероструктур и приборных структур, выращенных в режимах самоорганизации, а также методов диагностики, выявляющих характер организации наноматериала

Полупроводниковые наногетероструктуры стали в последнее десятилетие важнейшими объектами исследований современной физики и полупроводниковой электроники. Условия получения многих из них неравновесные и сопровождаются процессами самоорганизации, т.е. процессами формирования регулярных стохастически самоподобных пространственных структур на наноразмерном уровне. Представителями таких полупроводниковых самоорганизованных наноматериалов являются наногетероструктуры АЮаАз/СтаАз, ЫОаАз/ОаАз с квантовыми точками ¡пАб, и 1пОаМ/Оа1^, АЮа>ТЛЗа>Т. Эти материалы активно исследуются и используются для разработки современных лазеров на квантовых точках, светоизлучающих структур, мощных транзисторов. Несмотря на достигнутые успехи в разработке теории лазеров на квантовых точках и получении экспериментальных образцов, подтвердивших перспективность таких материалов, воспроизводимой технологии получения таких лазеров, пригодной для массового производства разработать не удалось ни в одной стране мира. Индустрия светоизлучающих приборов на основе наногетероструктур 1пСтаТЧ/Оа]Ч, АЮаЪТ/ОаЫ успешно развивается в отдельных фирмах ведущих зарубежных стран , однако многие важные свойства этих материалов до сих пор не выяснены, в частности, механизм эффективной излучательной рекомбинации в условиях высокой плотности О дислокаций на уровне 10 см"", механизм деградации, эффект падения квантовой эффективности, начиная с плотностей тока 10А/см , ставший практически камнем преткновения на пути решения задачи создания твердотельного энергосберегающего освещения на основе синих 1пОаМАЗаК светодиодов, а также решению других практически важных задач. Представляется, что упомянутые трудности носят фундаментальный характер и тесно связаны со спецификой получения этих материалов. Как показали исследования, проведенные в разных странах мира, использование режимов самоорганизации приводит к многообразию форм существования наноматериалов. Заращивание квантовых точек - операция, необходимая при создании приборных структур, приводит к изменению их формы и состава , а в некоторых случаях сопровождается образованием дислокаций, и, как следствие этих процессов, к плохо прогнозируемому изменению электрических и оптических свойств. Следует отметить, что дополнительные трудности в изучении самоорганизованных наноматериалов возникают в связи с отсутствием в арсенале традиционной диагностики, методов, позволяющих количественно охарактеризовать особенности форм самоорганизации материалов. Между тем, современное материаловедение металлов и сплавов успешно изучает многообразие форм самоорганизованных материалов, опираясь на представления о материале как нелинейной системе. Свойства таких систем определяются процессами структурообразования и особенностями связей образовавшихся пространственных структур в целое и не сводятся к сумме свойств отдельных частей. Многолетний опыт материаловедения металлов и сплавов показал, что эти особенности могут быть охарактеризованы с использованием фрактальных размерностей [1]. До недавнего времени такой подход к анализу свойств полупроводниковых наноматериалов, полученных в режимах самоорганизации, практически не развивался. Более того, термин самоорганизация широко используется в физике и технологии полупроводников, но никаких количественных оценок этого параметра ранее не проводилось. Это не удивительно, т.к. традиционные методы диагностики, не дают такой возможности. В связи с этим, представляется, что проблемы изучения свойств полупроводниковых самоорганизованных наноматериалов и успешной реализации их потенциальных возможностей могут быть решены, опираясь на представления о материале как нелинейной системе с фрактальной размерностью, а также на развитие необходимых методов диагностики.

Целью диссертационной работы - является изучение на количественном уровне в рамках концепции наноматериала как нелинейной системы взаимосвязи особенностей организации наноматериала со свойствами полупроводниковых слоев и гетероструктур, выращенных в режимах самоорганизации.

Для осуществления поставленной цели решались следующие задачи:

- развитие новых представлений о свойствах полупроводниковых слоев, гетероструктур и приборных структур, выращенных в режимах самоорганизации, а также методов диагностики, несущих информацию о формах организации наноматериала;

- адаптация методов мультифрактального анализа для количественной характеризации форм организации полупроводниковых слоев, гетероструктур и приборных структур, выращенных в режимах самоорганизации, такими параметрами как уровень самоорганизации, степень упорядоченности наноматериала;

- изучение структурных, электрических и оптических свойств слоев и гетероструктур на основе Ш-нитридов, классифицированных по уровню самоорганизации и степени упорядоченности наноматериала;

- выявление закономерностей транспорта носителей, излучательной и безызлучательной рекомбинации, процессов деградации в слоях, гетероструктурах и приборных структурах на основе Ш-нитридов с разной степенью упорядоченности и уровнем самоорганизации наноматериала;

- выяснение механизмов релаксации напряжений в многослойных гетероструктурах АЮаАя/ОаАБ, ЫОаАзЮаАз, в том числе, с квантовыми точками. 1пАз и АЮаАз/ ТпваАз/СаАз с псевдоморфным каналом, приводящих к изменению форм организации наноматериала. Выявление вклада этих изменений в структурные, электрические и оптические свойства с использованием количественного контроля степени упорядоченности и уровня самоорганизации наноматериала.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней развито новое научное направление в изучении полупроводниковых наноматериалов, полученных в условиях самоорганизации, основанное на представлениях о слоях, гетероструктурах и приборных структурах как о нелинейных системах с разным уровнем самоорганизации и разной степенью упорядоченности. Данное научное направление является оригинальным, и возникло в результате деятельности автора диссертации. Развита методология количествнной характеризации особенностей организации наноматериала на основе мультифрактального анализа, позволившая впервые количественно определить уровень самоорганизации и степень упорядоченности полупроводниковых наноматериалов. Выявлена взаимосвязь электрических и оптических свойств слоев, гетероструктур и приборных структур с разными формами организации наноматериала. Классификация наноматериала по мультифрактальным параметрам позволила выяснить основные закономерности транспорта носителей заряда, излучательной и безызлучательной рекомбинации и деградации светоизл у чающих структур в нитридах Ш-группы. Показано, что количественная оценка уровня самоорганизации и степени упорядоченности наноматериала, с одной стороны, подтверждает целесообразность подхода к изучению свойств самоорганизованных материалов как нелинейных систем, а с другой, - поскольку оценки количественные, дает возможность управлять этими свойствами. Научные выводы носят общий характер и не ограничиваются объектами, непосредственно исследованными в работе. Практическая ценность работы определяется тем, что новые методы количественного определения уровня самоорганизации и степени упорядоченности наноматериала, в сочетании с традиционными методами изучения полупроводниковых слоев и гетероструктур, являются основой для разработки методов распознавания сложных, трудно различимых друг от друга структур с точки зрения традиционных методов, а, следовательно, дают возможность оптимизации свойств на более тонком уровне. Кроме того, эти методы обеспечивают контроль на всех стадиях процесса изготовления сложных приборных структур. Установленные в результате проведенных исследований причины деградации светоизлучающих структур на основе нитридов Ш-группы - реальная возможность увеличения их срока службы. Результаты, полученные в диссертационной работе, существенно углубляют понимание взаимосвязи электрических и оптических свойств полупроводниковых слоев, гетероструктур и приборных структур с характером организации наноматериала, а также содержат непосредственные рекомендации для практической реализации высокоэффективных светоизлучающих структур, для создания наноматериалов и приборов с заданными свойствами и для развития физики наноматериалов. Представляется, что дальнейшее развитие таких методов диагностики и использованных представлений - ключ к совершенствованию современных технологий получения наноматериалов, т.к. открывает возможность контролируемого использования мощного арсенала неравновесных ростовых систем, основанного на управлении организацией наноматериала, используя переходы устойчивость-неустойчивость- устойчивость, т.е. переход к новым свойствам наноматериала через флуктуации. Основные положения, выносимые на защиту:

Положение 1. Многообразие форм организации наноматериала количественно характеризуется мультифрактальными параметрами, такими как степень упорядоченности Др (нарушение локальной симметрии), нарушение общей симметрии Дс, размерность Реньи О ( уровень самоорганизации), что позволяет идентифицировать, не диагностируемые традиционными методами различия в структуре наноматериалов, и связать эти различия с изменением физических свойств полупроводниковых слоев и гетероструктур, полученных в режимах самоорганизации. Положение 2. Разные формы организации наноматериала слоев и гетероструктур нитридов Ш-группы, количественно охарактеризованные мультифрактальными параметрами, отличаются между собой соотношением дилатационных и дислокационных границ, а также характером распределения дислокаций и их скоплений, что и предопределяет взаимосвязь электрических и оптических свойств с формой организации наноматериала.

Положение 3. Взаимосвязь внешней квантовой эффективности (ВКЭ) светоизлучающих структур на основе InGaN/GaN с уровнем самоорганизации и степенью упорядоченности наноматериала носит пороговый характер и свидетельствует о том, что для получения ВКЭ выше 10% при плотностях тока меньше 10А/см~ необходимым условием является получение наноматериала с Др< 0.345 , D< 1.65. Характер зависимости ВКЭ светодиодов от плотности тока определяется соотношением рекомбинации локализованных и дел окал изованных носителей. При этом по мере увеличения D и Др возрастает вклад рекомбинации делокализованных носителей.

Положение 4. Механизм релаксации напряжений, путем образования гофрированной поверхности, является одним из основных в многослойных гетероструктурах InGaAs/GaAs, AlGaAs/ GaAs, в том числе, с квантовыми точками InAs, и , приводит к кооперативным явлениям в системе матрица -квантовые точки, а также к изменению степени упорядоченности и уровня самоорганизации наноматериала, и, как следствие этого, к изменению электрических и оптических свойств гетероструктур. Количественное определение D, Др и Дс позволяет контролировать воспроизводимость технологии на всех стадиях процесса роста.

Апробация результатов работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Российских и Международных конференциях: на Международных конференциях по Микроскопии полупроводниковых материалов (Oxford 2001, Cambridg 2003),»Международных симпозиумах» Наноструктуры: Физика и Технология»(Санкт-Петербург, Россия 2002, 2004), Международная конференция по протяженным дефектам в полупроводниках EDS (Bolony 2002, Россия, Черноголовка 2004), Международное совещание по нитридным полупроводникам (Montpelier 2001, Aachen 2002) , Международная конференция по дефектам в полупроводниках (Guessen 2001,Denmark 2003, Франция 2006), Европейская конференция EMRS 2003 (Warsaw 2003), 4-ая Международная конференция on Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures (Россия, Санкт-Петербург 2004), Междисциплинарный симпозиум Фракталы и прикладная синергетика (Москва 2002), Всероссийская конференция по Физика полупроводников (Санкт-Петербург 2003,2009), Всероссийская конференция Нитриды галлия, индия, алюминия - структуры и приборы (Москва, Санкт-Петербург 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008), 6-ая Международная конференция по нитридам(Германия, Бремен 2005), Европейское Совещание по нитриду галлия (Крит, Греция 2006), Международное Совещание по Изучению микроструктуры в полупроводниках зондовыми методами ( Санкт Петербург , 2006, Толедо, Испания 2008) Всероссийская конференция Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях (Москва 2009) , а также неоднократно докладывались на Низкоразмерном семинаре ФТИ им. А.Ф. Иоффе, на Большом Ученом Совете ФТИ им. А.Ф. Иоффе, на Семинаре , посвященном памяти Горюновой H.A. и семинарах Лаборатории квантоворазмерных гетероструктур.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 43 работах. Библиографический список публикаций приведен в конце диссертации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, содержащего основные результаты, списка основных работ автора по теме диссертации, и списка цитируемой литературы.

Основные результаты:

1. Развиты представления о полупроводниковых самоорганизованных наноматериалах, как о нелинейных системах , с фрактальной размерностью.

2. Адаптированы методы мультифрактального анализа для количественной характеризации полупроводниковых слоев и гетероструктур, полученных в режимах самоорганизации, такими параметрами как уровень самоорганизации (О) и степень упорядоченности наноматериала в целом (Дс) и на локальном уровне (Ар)

3. Показано, что мультифрактальные параметры позволяют количественно охарактеризовать различные формы организации наноматериала, и отличить эти формы, даже в том случае, когда с точки зрения традиционных методов структурные свойства слоев практически неразличимы. Получена прямая связь между значениями подвижностей носителей заряда в слоях ОаГчГ, в многослойных гетероструктурах (МТС) с двумерным каналом и мультифрактальными параметрами. Таким образом, сравнительный анализ значений МП в серии исследуемых образцов позволяет прогнозировать физические свойств наноматериала.

4. Выявлена связь транспортных свойств и диффузионной длины носителей заряда в слоях ваЫ не только и даже не столько с плотностью дислокаций, сколько с характером их распределения и соотношением дилатационных и дислокационных границ. Показано, что в слоях ваЫ , с преобладающими дилатационными границами, с лучшими значениями мультифрактальных параметров (Ар=0.320ДЭ=1.51) диффузионная длина в 3 раза больше (0.3 мкм), чем в слоях со значениями этих параметров (Ар > 0.330, В>1.55) и с преобладающими дислокационными границами. Кроме того, температурные зависимости подвижности и проводимости ясно демонстрируют переход от классических колоколообразных зависимостей проводимости (а) и

-г -3/2 подвижности 1 к типичным для низкоразмерных материалов зависимостям а ~ ехр (-1/Т) по мере увеличения значений О и Ар. Таким образом, изменение значений МП наноматериала отражает изменения фундаментальных свойств слоев СаИ.

5. Легирование кремнием слоев ОаЫ в диапазоне концентраций (0.1-5)х1019см~ з увеличивает значения р. в несколько раз по сравнению с нелегированными слоями, благодаря подавлению хаотично распределенных флуктуаций зарядов в слоях с плохо организованным наноматериалом (Ар > 0.330 , Э>1.550) . Однако, максимальные значения )л ~ 600 см2 В 'с"1 при 300К и классические колоколообразные зависимости Т 3/2достигнуты только на слабо легированных кремнием слоях с хорошо организованным наноматериалом (Ар=0.320, Е)=1.51). На барьерах Шоттки, сформированных на этих слоях с хорошо организованным наноматериалом, получены значения постоянной Ричардсона, близкие к теоретическим.

6. На основе слоев ОаЫ со степенью упорядоченности наноматериала

Др< 0.330 получены первые отечественные солнечно-слепые фотоприемники для коротковолновой области спектра с чувствительностью 0.15А/Вт и использованы в системах очистки воды.

7. Показано, что токи туннельной безызлучательной рекомбинации гомо р-п переходов в слоях ваИ и светоизлучающих структур на основе 1пСаЫ/СаЫ имеют общую природу и, в первую очередь, обусловлены существованием системы протяженных дефектов (включающей дислокации, дефекты упаковки, дислокационные и дилатационные границы), пронизывающей трехмерной сеткой области объемного заряда. При этом плотность этих токов увеличивается на порядки с ростом значений Ар и Э, т.е. с ухудшением организации наноматериала. Таким образом, система протяженных дефектов является основным каналом безызлучательной рекомбинации и ее свойства определяются характером организации наноматериала.

8. Предложена качественная модель поведения системы протяженных дефектов в светоизлучающих структурах на основе 1пОаМ/ОаЫ, объясняющая вклад этого канала безызлучательной рекомбинации в потери при разных плотностях тока. На ее основе рассмотрены особенности излучательной рекомбинации с учетом локализации носителей в неглубоких, но протяженных флуктуациях потенциала в трехмерном пространстве с характерными размерами 10-500 нанометров, вызванных флуктуациями состава твердого раствора InGaN.

9. Взаимосвязь значений внешней квантовой эффективности (ВКЭ) в У максимуме при плотности 10 А/см" со значениями мультифрактальных параметров носит пороговый характер и объясняет причины противоречивости данных разных исследователей, обусловленных тем, что результаты относятся к разным формам организации наноматериала. Показано, что для получения ВКЭ выше 10% при плотностях тока меньше 10А/см необходимым условием является получение наноматериала с Др< 0.345 , D< 1.65. Увеличение ВКЭ до 40% требует изменения традиционного дизайна активной области (уменьшение толщины барьеров до 2-3 нм) и оптимизации уровня легирования.

10. Характер зависимости ВКЭ СД от плотности тока определяется соотношением излучательной рекомбинации локализованных и делокализованных носителей. При этом по мере увеличения D и Др , а также плотности инжекционного тока возрастает вклад делокализованных носителей. Предложены меры, позволяющие увеличить эффективность излучательной рекомбинации как локализованных, так и делокализованных носителей.

11. Установлено, что общей причиной падения ВКЭ для всех исследованных СД, в том числе и лучших коммерческих фирмы Cree, является обратимый переход центров прилипания в центры безызлучательной рекомбинации в системе протяженных дефектов при плотностях инжекционного тока 5-10 А/см2.

12. Предложена качественная модель деградационного процесса на основе экспериментально выявленных закономерностей при исследовании СД, классифицированных по МП. Этот процесс носит локальный, характер и развивается преимущественно в системе протяженных дефект в результате туннельной безызлучательной рекомбинации и сопровождается диффузией неравновесных атомов индия и галлия , а также выделением этих металлов на поверхность.Результаты проведенных исследований позволяют прогнозировать потенциальный срок службы на основе данных по организации наноматериала СД, при этом СД с Ар >0.350 являются потенциально ненадежными.

13. Выяснено, что в многослойных гетероструктурах (МГС), в процесс релаксации напряжений, кроме двух хорошо известных механизмов (упругого изменения постоянной решетки и генерации дислокаций несоответствия), вносит существененный вклад механизм релаксации напряжений путем образования гофрированной поверхности. Величина напряжений (0.01-0.1ГПа) , вызывающих этот процесс, меньше , чем для двух других механизмов. Контроль процесса образования и эволюции гофра на поверхности МГС позволил установить, что длинноволновый сдвиг фотолюминесценции в большей мере определяется кооперативными явлениями в активной области квантовые точки-матрица. чем размерами и плотностью первоначально введенных квантовых точек 1пАб. Увеличение содержания 1п в матрице приводит к эволюции гофра и смещению максимума в спектрах фотолюминесценции с 1200 до 1600 нм.

14. Установлено, что значения мультифрактальных параметров отслеживают изменения в организации наноматериала, вызванные использованием разных буферных слоев, промежуточных слоев между буферными слоями и матрицей, а также режимов формирования квантовых точек и позволяют прогнозировать более благоприятный выбор дизайна многослойной гетероструктуры и режимов ее роста.

Заключение

Развит новый подход к анализу полупроводниковых слоев, гетероструктур и приборных структур, выращенных в режимах самоорганизации, в рамках концепции наноматериала как нелинейной системы. Показана перспективность привлечения мультифрактальных представлений для поиска взаимосвязей характера организации наноматериала и свойств полупроводниковых материалов как принципиально новой методологии, дополняющей традиционные методы исследования.

Классификация наноматериала полупроводниковых слоев и наноструктур по степени упорядоченности и уровню самоорганизации позволила выяснить взаимосвязь форм организации наноматериала с электрическими и оптическими свойствами слоев и приборных структур, выработать новые критерии качества наноматериалов, выявить основные закономерности, определяющие в таких материалах со сложной внутренней структурой, транспорт носителей, излучательную и безызлучательную рекомбинацию, деградационные процессы. Выявленные закономерности могут быть использованы для дальнейшего развития технологии и физики наноматериалов. Представляется, что дальнейшее развитие таких методов диагностики и развитие использованных представлений - ключ к совершенствованию современных технологий получения наноматериалов, так как открывает возможность контролируемого управления организацией наноматериала, используя переходы устойчивость-неустойчивость- устойчивость.

Публикации по теме диссертации:

AI] Usikov A.S., Ratnikov V.V., Kyutt R.N.,Lundin W.V, Pushnyi B.V, Shmidt N.M., Scheglov M.P., "Macro- and microstrains in the MOCVD-grown GaN" MRS Internet Journal of Nitride Semiconductor Research, 3, 42 (1998). [A2] EmtsevV.V., KryzhanovskyV.N., Kyutt R.N.,LundinW.V.,Poloskin D., Ratnikov V.V., Shmidt N.M.,Titkov A.N, UsikovA.S., Girard P., "Mosaic structure and Si doping related peculiarities of charge carriers transport in III-V nitrides" Phys. Stat. Sol. (b), 216, 581-586 (1999).

A3] Polyakov A.Y.Smirnov N.B.,Govorkov A.V.,Usikov A.S., Shmidt N.M., Pushnyi B.V.,TsvetkovD.V., Stepanov S.I., Dmitriev V.A., Mil'vidskii M.G.,"Deep centers and persistent photoconductivity studies in variously grown GaN films" MRS Internet Journal of Nitride Semiconductor Research, 5S1 (1998). [A4] PolyakovA.Y., UsikovA.S., Theys В., Govorkov A.V., Shmidt N.M., Lundin W.V. /'Effects of proton implantation on electrical and recombination properties of «-GaN" Solid-State Electronics, 44, 1971-1983 (2000).

A5] Shmidt N.M., Lundin W.V., Sakharov A.V., Usikov A.S., Zavarin E.E., Govorkov A.V., Polyakov A.Ya., Smirnov N.B., "Ultra-violet photodetectors based on GaN and AlxGa,.xN epitaxial layers" Proceedings of SPIE, 4340, 92-96 (2000). [A6] Shmidt N.M.,Emtsev V.V.,Kolmakov A.G.,Kryzhanovsky A.G.,Lundin W.V., Poloskin D.S., Ratnikov V.V., Titkov A.N., Zavarin E.E., "Correlation of mosaic structure peculiarities with electric characteristics and surface multifractal parameters for GaN epitaxial layers" Nanotechnology, 12, 471-474 (2001). [A7] Busov V.M., Emtsev V.V., Kyutt R.N., Lundin V.V.,Poloskin D.S., Ratnikov V.V., Sakharov A.V., Shmidt N.M., "Silicon impurity-related effects on structural defects in III-V nitrides" Solid State Phenomena, 69-70, 525-530 (1999). [A8] Emtsev V.V., DavydovYu., Kozlovskii V.V., Poloskin D.S., Smirnov N.B., Shmidt N.M., Usikov A.S., "Behavior of electrically active point defects in irradiated MOCVD n-GaN" Physica B, 273-274, 101-104 (1999).

А9] Shmidt N.M., Kolmakov A.G., Kryzhanovsky A.S., Ratnikov V.V., Titkov A.N., "Multifractal analysis of GaN epilayer surface structure" Inst. Phys. Conf. 169, 303-306 (2001).

A10] Slimidt N.M., Kolmakov A.G., Dunaevsky M.S., Emtsev V.V., Kryzhanovsky A.S., Lundin W.V., Poloskin D.S., Ratnikov V. V., Titkov A.N., Usikov A.S., Zavarin E.E., "Variations in the degree of order index of GaN epilayer mosaic structure after Si doping" Inst. Phys. Conf. 169, 341-344 (2001).

All] Kolmakov A.G., Emtsev V.V., Lundin W.V., Ratnikov V.V., Shmidt N.M., Titkov A.N., Usikov A.S., "A new approach to analysis of mosaic structure peculiarities of gallium nitride epilayers" Physica B: Physics of Condensed Matter, 308-310, 1141-1144 (2002).

A 12] Shmidt N.M., Aliev G., Besyul'kin A.N., Davies J., Dunaevsky M.S. , Kolmakov A.G., Loskutov A.V. , Lundin W.V. , Sakharov A.V. , Usikov A.S. , Wolverson D., E.E. Zavarin E.E. , "Mosaic structure and optical properties of IIInitrides", physica status solidi(c) 0, 558-562 (2002).

A13] Shmidt N.M., Besyul'kin A.N., Kolmakov A.G., Lundin W.V., Usikov A.S. , Yakimov E.В.,Zavarin E.E.,"EBIC characterization of III nitride structures using multifractal parameterization", physica status solidi (c) 0, 457-460 (2002). [A14] Андрианов A.B., Некрасов В.Ю., Заварин E.E., Шмидт Н.М., Низкотемпературная время - разрешенная фотолюминесценция в квантовых ямах InGaN/GaN ФТП, 36, 679-684 (2002).

А15] Besyul'kin A.N., Dunaevsky M.S., Kolmakov A.G., Shmidt N.M., Mosaicity and electrical and optical properties of group III nitrides Journal of Physics: Condensed Matter,14, 13025-13030( 2002).

A16] Soltanovich O.A., Usikov A.S., Yakimov E.B., Shmidt N.M., High-resolution electron-beam- induced-current study of the defect structure in GaN epilayers Journal of Physics: Condensed Matter, 14, 13285-13290 ( 2002).

A17] Besyul'kin A.N., Dunaevsky M.S., Kolmakov A.G., Shmidt N.M., Yakimov E.B., EBIC characterization of Ill-nitride structures using multifractal parameterization physica status solidi (c), 0, 457-460 ( 2002).

AI8] Aliev G., Wolverson D., Usikov A.S., Lundin W.V., Shmidt N.M., Mosaic structure and optical properties of Ill-nitrides, 0, 558-562( 2002). [A19] Girard P., Cadet Ph., Ramonda M., Shmidt N.M., Usikov A.S., Lundin W.V., Dunaevskii M.S., Titkov A.N.,Atomic and electrostatic force microscopy observations on gallium nitride, Phys. Stat. Sol. (a) 195, 508-515 (2003). [A20] Polyakov A.Y., Smirnov N.B.,Shmidt N.M., Govorkov A.V.,Pearton S.J., New type of defects related to nonuniform distribution of compensating centers in p-GaN films, Electronics 47, 10(2003).

A21] Бенеманская Г.В., Бесюлькин А.И., Шмидт H.M., Термостабильность эпитаксиальных слоев GaN с разной степенью упорядоченности мозаичной структуры, ФТТ 45, 980-983 (2003).

A22]KolmakovA.G.,LoskutovA.V.,Polyakov A.Y. , Smirnov N.B., Shmidt N.M., Govorkov A.V., Pearton S.J.,Osinsky A.V., Effect of mosaic structure on mobilities in p-GAN films and superlattices, Solid-State Electronics 47,1003-1008 ( 2003). [A23]AnkudinovA.V.,BesyulkinA.I.,KolmakovA.G.LundinW.V.,RatnikovV.V., A.A.Sitnikova,Titkov A.N.,A.S.Usikov ,E.B.Yakimov, E.E.Zavarin, Zolotareva R.V., Shmidt N.M., Peculiarities of extended defect system in Ill-nitrides with different degrees of order of mosaic structure, Physica В 340-342, 462-465 (2003). [A24] Soltanovich O.A., Yakimov E.B., Usikov A.S., Lundin W.V., Shmidt N.M., Correlation of diffusion length and trap concentration with dislocation density in MOCVD-grown GaN, Physica B340-342, 479-483( 2003).

A25] Shmidt N.M., Aliev G.F., Wolferson D., Yakimov E.B., Zavarin E.E., Photoluminescence mapping of GaN epilayers with different degrees of order of mosaic structure, Institute of Physics Conf. Series 180 , 333-336(2003). [A26] Dunaevsky M.S., Soltanovich O.A., Zolotareva R.V., E.B.Yakimov E.B., Shmidt N.M.,SEM investigations of individual extended defects in GaN epilayers, Physics Conf. Series .180 , 597-600 (2003).

A27] Лундин B.B., Заварин E.E., Бесюлькин А.И., Гладышев А.Г., Сахаров A.B., Кокорев М.Ф., Леденцов H.H., Алфёров Ж.И., Каканаков Р., Шмидт Н.М., Гетероструктуры AlGaN/GaN с высокой подвижностью электронов, выращенные методом газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений, ФТП38, 1364-1367(2004).

А28] Левинштейн М.Е., Лундин В.В.,Бесюлькин А.И., Копьев П.С., Rumyantsev S.L., Pala N., Shur M.S., Шмидт H.M., Низкочастотный шум в эпитаксиальных слоях нитрида галлия с разной степенью упорядоченности мозаичной структуры, ФТП 38, 1036-1038 (2004).

А29] A.I.Besyulkin A.I., Kartashova А.Р., Kolmakov A.G., Lundin W.V., Shmidt N.M., Mezdrogina M.M., Sakharov A.V., Sitnikova A.A., Zakgeim A.L., Zavarin E.E., Zolotareva R. V., N.M.Shmidt N.M., Surface control of light-emitting structures based on Ш-nitrides, phys. stat. sol. (c) 2, 837-840 (2005).

A30] Бланк Т.В., Гольдберг Ю.А.,Заварин Е.Е., Константинов О.В., Шмидт Н.М., Термополевой прямой ток в поверхностно-барьерных структурах на основе GaN, ФТП 39, 705-709 (2005).

А31] Sirotkin V.V., Sitnikova A.A., Soltanovich О.A., Zolotareva R.V., Yakimov Е.В., Shmidt N.M.,SEM/EBIC investigations of extended defect system in GaN epilayers, phys. stat. sol. (c) 2, 1797-1801( 2005). [A32] Baranov E.E., Gladyshev A.G., Kamanin A.V., Kolmakov A.G., KryzhanovskayaN.V., Musikhin Yu.G., Petrov V.N., Sedova I.V., Titkov A.N., Shmidt N.M., Surface of control of cooperative phenomena in nanostructured materials with quantum dots, phys. stat. sol. (c) 2, 1912-1916 (2005). [A33] Kamanin A.V., Kolmakov A.G. , Kopev P.S., Onushkin G.A., Sakharov A.V., Shmidt N.M., Sizov D.S., Sitnikova A.A., Zakgeim A.L.and R.V. Zolotareva R.V., Usikov A.S., Degradation of blue LEDs related to structural disorder, Phys. stat. sol. (c) 3,2129-2132 (2006).

A34] Greshnov A.A., Chernyakov A.A., Ber B.Y., Davydov D.VKovarskyi A.P., Shmidt N.M., Soltanovich O.A., Vergeles P.S., Yakimov E.B. and Zakgeim A.L., Comparative Study of Quantum Efficiency of Blue LED with Different Nanostmctural Arrangement, Phys.stat.sol.(c) 3, 2136-2139 (2006).

А35] Шмидт Н.М., Якимов Е.Б., Диффузионная длина неравновесных носителей заряда и ее связь со структурной организацией нитридов Ш-группы, Поверхность 101, 61-65, (2006).

А36] Davydov D. V., Zakgeim D. V., Snegov F. M., Sobolev M.M., Chernyakov A. E., Usikov A. S., and Shmidt N. M., Localized States in the Active Region of Blue LEDs Related to a System of Extended Defects,Technical Physics Letters 33, 143146 (2007).

A37] Shmidt N.M., Vergeles H.S., Shmidt N.M., and E.B. Yakimov E.B., EBIC Characterization of Light-Emitting Structures Based on GaN, Semiconductors 41, 491 -494 (2007).

A38] Васильев А.П, Гладышев А.Г., Жуков A.E., Крыжановская Н.В., Михрин B.C., Мусихин Ю.Г., Петров B.C., Ратников В.В., Шмидт Н.М., Особенности фотолюминесценции метаморфных квантовых точек InAs, связанные с кооперативными явлениями в системе квантовые точки - матрица , Письма в ЖТФЗЗ, 10 (2007).

А39] Васильева Е.Л., Закгейм А.Л., Снегов Ф.М.,Черняков А.Е., Шмидт Н.М., Якимов Е.Б., Некоторые закономерности деградации синих светодиодов на основе InGaN/GaN, Светотехника, 30-33(2007).

А40] Shmidt N.M., Yakimov Е.В., Diffusion length and effective carrier lifetime in III- nitrides, International Journal of Nanoscience 6, 323 - 326 (2007). [A41] Chernyakov A.E., Sobolev M.M., Ratnikov V.V., Shmidt N.M., Yakimov E.B., Nonradiative recombination dynamics in InGaN/GaN LED defect system Superlattices and Microstructures 45, 301-307 (2009).

A42] Baranov E. I., Ber B.Y., Chernyakov A.E., Kolmakov A.G., Maleev N.A., Shmidt N.M, Yakimov E.B., Surface Monitoring of HEMT Structures Superlattices and Microstructures 45, 332-336 (2009).

A43] Аверкиев H.C., Левинштейн M.E., Петров П.В., A.E. Черняков A.E., Шабунина.Е.И., Шмидт Н.М. ,Особенности рекомбинационных процессов в светоизлукчающих структурах на основе InGaN/GaN- при больших плотностях инжекционных токов , Письма в ЖТФ 35, 97-102 (2009).

1. B.C. Иванова, А.С. Баланкин., И.Ж. Бунин, А. А. Оксогоев. Синергетика и фракталы в материаловедении, с.383 (Москва, «Наука» 1994).

2. О.В. Shchekin, P. Gyoungwon, D.L. Huffaker, D.G. Deppe. Discrete energy level separation and the threshold temperature dependence of quantum dot lasers. Appl.Phys.Lett. 77, pp. 466-468 (2000).

3. W.J. Schaffer, M.D. Lind, S.P. Kowalczyk, R.W. Grant. Nucleation and strain relaxation at the InAs/GaAs(100) heterojunction. J.Vac.Sci.Technol. В 1,688(1983).

4. B.F. Lewis, F.J. Grunthaner, A. Madhukar, R.Fernandez, J. Maserjian. RHEED oscillation studies of MBE growth kinetics and lattice mismatch strain-induced effects during InGaAs growth on GaAs(lOO). J.Vac.Sci.Technol., В 2, p. 419 (1984).

5. M.Y.Yen, A.Madhukar, B.F.Lewis, R.Fernandez, L.Eng, F.J.Grunthaner. Cross-sectional transmission electron microscope'studies of GaAs/InAs(100) strain layer modulated structures grown by molecular beam epitaxy. Surf. Sci., 174, p. 606 (1986).

6. L.Goldstein, F.Glas, J.Y.Martin, M.N.Charasse, G.Le Roux. Growth by molecular beam epitaxy and characterization of InAs/GaAs strained-layer superlattices. Appl.Phys.Lett., 47, pp. 1099-1101 (1985).

7. C.Ratsch, A.Zangwill. Equilibrium theory of the Stranski-Krastanov epitaxial morphology. Surf. Sci., 293, p. 123 (1993).

8. D.Leonard, M.Krishnamurthy, C.M.Reaves, S.P.Denbaars, P.M.Petroff. Direct formation of quantum-sized dots from uniform coherent islands of InGaAs on GaAs surfaces. Appl.Phys.Lett., 63, pp. 3203-3205 (1993).

9. S.Guha, A.Madhukar, K.C.Rajkumar. Onset of incoherency and defect introduction in the initial stages of molecular beam epitaxical growth of highly strained InxGaixAs on GaAs(100). Appl. Phys. Lett., 57, pp. 21102112 (1990).

10. J.M.Moison, F.Houzay, F.Barthe, L.Leprince, E.Andre, O.Vatel. Self-Organized growth of regular nanometer-scale InAs dots on GaAs. Appl. Phys. Lett. 64, pp.196-198, (1994).

11. M.Tabuchi, S.Noda, A.Sasaki: In Science and Technology ofMesoscopic Structures, ed. By S.Namba, C.Hamaguchi, and T.Ando (Springer, Tokyo 1992) p.379.

12. D.I.Babic, K.Streubel, R.P.Mirin, N.M.Margalit, J.E.Bowers, E.L.Hu, D.E.Mars, L.Yang, K.Carey. Room-temperature continuous-wave operation of 1.54 pin vertical-cavity lasers. IEEE Photon. Technol. Lett., 7, pp. 1225-1227,(1995).

13. N.N.Ledentsov. Long-wavelength quantum-dot lasers on GaAs substrates: from media to device concepts. IEEE J. Select. Topics Quant. Electron., 8, pp. 1015-1017, (2002).

14. O.B.Shchekin, P. Gyoungwon, D.L.Huffaker, D.G.Deppe. Discrete energy level separation and the threshold temperature dependence of quantum dot lasers. Appl.Phys.Lett. 77, pp. 466-468 (2000).

15. V.A.Shchukin, N.N.Ledentsov, P.S.Kop'ev, D.Bimberg. Spontaneous ordering of coherent strained islands. Phys.Rev.Lett., 75, pp.2968-2971 (1995).

16. V.A.Shchukin, D.Bimberg. Spontaneous ordering of nanostructures on crystal surfaces. Rev. Mod. Phys., 71, 1125 (1999).

17. JI.B. Асрян, P. А. Сурис. Теория пороговых характеристик полупроводниковых лазеров на квантовых точках. Обзор. ФТП 38 (1), стр. 3-25 (2003).

18. L.V. Asryan, R.A. Suris. Temperature dependence of the threshold current density of a quantum dot laser. IEEE J. Quantum Electron.,34, 841850 (1998).

19. V.M.Ustinov, A.E. Zhukov. GaAs-long-wavelength lasers. Semicond. Sci. Technol., 15, pp. R41-R54 (2000).

20. A.Yu.Egorov, D.Bernklau, D.Livshits, V.Ustinov, Zh.I.Alferov, H.Riechert. High power CW operation of InGaAsN lasers at 1.3 um. Electron. Lett. 35, pp.1643-1644 (1999).

21. S.S.Mikhrin, A.R.Kovsh, I.L.Krestnikov, A.V.Kozhukliov, D.A.Livshits, N.N.Ledentsov, Yu.M.Shernyakov, I.I.Novikov, M.V.Maximov, V.M.Ustinov, Zh.I.Alferov. High power temperature-insensitive 1.3 pm

22. As/ InGaAs/GaAs quantum dot lasers. Semicond.Sci.Technol., 20, pp. 340342 (2005).

23. J.A. Lott, M.N. Ledentsov, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, A.E. Zhukov, P.S. Kop'ev, Zh.I. Alferov, and D. Bimberg. Vertical cavity lasers based on vertically coupled quantum dots. Electronic. Lett. 33, pp. 1150-1151 (1997).

24. А.Е.Жуков, Б.В. Воловик, C.C. Михрин, H.A. Малеев, А.Ф. Цацульииков, Е.В. Никитина, И.Н. Каяндер, В.М. Устинов, Н.Н. Леденцов. Электролюминесценция в диапазоне 1.55-1.6 /лп диодных структур с квантовыми точками на GaAs. ПЖТФ 27(17), 51-56 (2001),

25. Y. Arakawa, Н. Sakaki. Multidimensional quantum well laser and temperature dependence of its threshold current. Appl.Phys.Lett., 40, pp. 939-941 (1982).

26. K.Mukai, Y.Nakata, K.Otsubo, M.Sugawara, N.Yokoyama, H.Ishikawa. 1,3-j.im CW lasing of InGa As-GaAs quantum dots at room temperature with a threshold current of 8 mA. IEEE Photonics Technol.Lett., 11, pp. 1205-1207 (1999).

27. D. I. Lubyshev, P.P. Gonza' lez-Borrero, E. Marega, Jr., E. Petitprez, N. La Scala, Jr., P. Basmaji. Exciton localization and temperature stability in self-organized InAs quantum dots. Appl. Phys. Lett. 68(2), pp. 205-207 (1996).

28. S. Fafard, S. Raymond, G. Wang, R. Leon, D. Leonard, S. Charbonneau, J. L. Merz, P. M. Petroff, and J. E. Bowers «Temperature effects on the radiative recombination in self-assembled quantum dots», Surf. Sci., 361, pp. 778-782, (1996).

29. S.Sanguinetti, M.Henini, M.Grassi Alessi, M.Capizzi, P.Frigeri, S.Franchi. Carrier thermal escape and retrapping in self-assembled quantum dots. Phys. Rev. B, 60, pp.8276-8283, (1999).

30. A.Patane, M.G.Alessi, F.Intonti, A.Polimeni, M.Capizzi, F.Martelli, M.Geddo, A.Bosacchi, S.Franchi. Evolution of the Optical Properties of

31. As/GaAs Quantum Dots for Increasing InAs Coverages. Phys. Stat. Sol. A, 164, pp. 493-497 (1997).

32. Y. Tang, D. H. Rich, I. Mukhametzhanov, P. Chen, A.Madhukar. Self-assembled InAs/GaAs quantum dots studied with excitation dependent cathodoluminescence. J. Appl. Phys. 84, pp. 3342-3348 (1998).

33. Z.Y.Xu, Z.D.Lu, X.P.Yang, Z.L.Yuan, B.Z.Zheng, J.Z.Xu, W.K.Ge, Y.Wang, L.L.Chang. CaiTier relaxation and thermal activation of localized excitons in self-organized InAs multilayers grown on GaAs substrates. Phys.Rev. B, 54, pp. 11528-11531 (1996).

34. D.J. Cockayne, X.Z. Liao, J. Zou. The morphology and composition of quantum dots. Inst.Phys.Conf. Ser. 2001, №169, p.77-83.

35. D.Zhi, D.W. Pashley, T.S. Jones. The stucture of uncapped and capped InAs/ GaAs quatum dots. Inst. Phys.Conf.Ser. 2001, №169, 89-92.

36. K. Tillmann, A. Forster, L.Houben. Critical dimensions for the formation of misfit dislocations in Ino.6Gao.4As islands on GaAs (001). Inst. Phys.Conf.Ser. 2001, №169, 127- 132.

37. E.Muller, O. Kirfel, A. Rastelli, Grutzmacher. Investigation of the early stages of Si-overgrowth of Ge-dots on Si(001). Inst. Phys.Conf.Ser. 2001, №169, 163- 166.

38. R. Hull et al. Strain relaxation in thin films. J. Phys. Condens. Matter.,14, 12829- 12836 (2002).

39. Г.Николис, И. Пригожин. Самоорганизация в неравновесных системах. (М. Мир, 1979) 515.43 .Г.Николис, И.Пригожин. Познание сложного. Введение. (М. Мир, 1990) 344.

40. Г.Хакен. Синергетика (М. Мир, 1980) 224.

41. Г.Хакен. Информация и самоорганизация (Москва, 2005) 245.

42. Ю.Г.Шретер, Ю.Т.Ребане, В.А. Зыков, В.Г.Сидоров Широкозонные полупроводники (С.-Петербург «Наука», 2001) 124.

43. R. Chierchia, S. Figge, H.Heinke, D.Hommel. Mosaicity of GaN epitaxial layers: Simulation and Experiment. Phys.Stat.Sol.(b) 228, 403-406 (2001).

44. N.Amano, N.Sawaki, I.Akasaki and Y.Toyoda. Metalorganic vapor phase epitaxial growth of a high quality GaN film using A1N buffer layer. Appl.Phys.Lett., 48, 353-355 (1986).

45. S.T. Foxon. Molecular beam epitaxy. Acta Electrónica. 21, 139-150 (1978).

46. P. Gibar. Metal organic vapour phase epitaxy of GaN and lateral overgrowth. Rep. Prog.Phys. 67, 667-675 (2004).

47. J.L.Rouviere, M.Ariery, Bourret. Structural characterization of GaN layers: influence of polarity and strain release. Int. Conf.Ser. 157, 173-183 (1997).

48. Х.Юргенс, Х.Пайтген, Д.Заупе. Язык фракталов. В мире науки. 1990, 36-44.

49. Г.В.Встовский, А.Г.Колмаков, И.Ж.Бунин. Введение в мультифрактальную параметризацию структур материалов. (Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001) 116.

50. В.Н.Садовский. Основания общей теории систем. (Москва» Наука», 1974)280.

51. G.V.Vstovsky, I.Bunin. Multifractal parametrization of structures in material science. J. Advanced Materials, 1, 230-240 (1994).

52. J.L.McCauley. Multifractal description of the statistical equilibrium of chaotic dynamical systems. Int.J.Mod.Phys.B, 3, 821-852 (1989).

53. M.Giona, P. Piccirili. Multifractal analysis of chaotic power spectra. J.Phys.A, 24, 367-373 (1991).

54. B.B.Mandelbrot. In random fluctuation and pattern growth: experiments and models. (Kluwer Academic, Dordrecht, 1988) 279-291.

55. F.A. Ponce, B.S. Krusor, J.S. Major, Welch. Microstructure of GaN epitaxy on SiC using A1N buffer layers. Appl.Phys.Lett.67, 410-412 (1995).

56. J.L.Rouviere. M.Ariery, Bourret. Structural characterization of GaN layers: influence of polarity and strain release, Int.Conf.Ser.157, 173-183 (1997).

57. Naoyuki Nakada, Masayoshi Mori, Takashi Jimbo. Correlation between Electrical and surface properties of n-GaN on sapphire grown by metal-organic chemical vapor deposition. Jpn.Appl.Phys.42, 2573-2577 (2003).

58. S.Srinivasan, J.Cai, O.Contraras, F.A.Ponce, D.C. Look, Molnar. Phys.Stat.Sol.C0, 508-514 (2002).

59. V.V. Sirotkin, E.B. Yakimov, S.I.Zaitsev. EBIC investiguation of object with nanometric size. Mater. Sci. Engineer, B42, 176-185 (1996).

60. A.N. lshaque, J.W.Howard, M.Becker, R.C.Block. An extended ambipolar model: Formulation, analytical investigations, and application to photocurrent modeling. J. Appl. Phys., 69, 307-319 (1991).

61. C.Donolato. A reciprocity theorem for charge collection. Appl. Phys. Lett., 46, №3,270-272 (1985).

62. S.J.Rosner, E.C.Carr, M.J.Ludowise, H.I.Ericson. Correlation of cathodoluminescence inhomogeneeity with microsructural defects in epitaxial GaN grown by metalorganic chemical-vapor deposition. Appl. Phys. Lett., 70, 420-422(1997).

63. W. Van Roosbroeck. Injected current carrier transport in semi infinite semiconductor and the determination of lifetimes and surface recombination velocities. J. Appl. Phys., 26, 380-391 (1955).

64. H.K. Kuiken, C. van Opdoip. Evaluation of diffusion length and surface-recombination velocity from a planar-collector-geometry electron-beam-induced current scan. J. Appl. Phys., 57, 2077-2090 (1985).

65. Е.Б. Якимов. Измерение малых диффузионных длин в полупроводниковых материалах. Поверхность, №3, 65-69 (2004).

66. С.J. Wu, D.B. Wittry. Investigation of minority-carrier diffusion lengths by electron bombardment of Schottky barriers. J. Appl. Phys., 49, 2827-2836 (1978).

67. J.Y. Chi, Ы.С. Gatos. Determination of dopant-concentration diffusion length and lifetime variations by scanning electron microscopy. J. Appl. Phys., 50, 3433-3440 (1979).

68. E.B. Yakimov, S.S. Borisov, S.I. Zaitsev. EBIC measurements of small diffusion length in semiconductor structures. ФТП. 41, 426-428 (2007).

69. C. Donolato. An analytical model of SEM and STEM charge collection images of dislocations in thin semiconductor layers: I. Minority carrier generation, diffusion, and collection. Phys. Stat. Sol. (a), 65, 649-658 (1981).

70. П.С. Вергелес, Е.Б. Якимов. Исследование ширины изображения дислокаций в режиме наведенного тока в пленках GaN и структурах на их основе. Поверхность, №1, 71-73 (2009).

71. V. Sirotkin, E.B. Yakimov. Reconstruction of electrical properties distribution around extended defects with submicron spatial resolution based on the SEM-EBIC measurement. Inst. Phys. Conf. Ser. 1997, №160, P.79-82.

72. T.S. Zheleva, O.H. Nam, M.D. Bremser, R.F. Davis. Dislocation density reduction via lateral epitaxy in selectively grown GaN structures. Appl. Phys. Lett., 71,2472-2474(1997).

73. В.П. Петров. Катодолюминесцентная микроскопия. УФН, 166, №8, 859-871 (1996).

74. С. Donolato. Contrast and resolution of SEM charge-collection images of dislocations. Appl. Phys. Let., 34, 80-81 (1979).

75. J. Caiand, F.A. Ponce. Electron holographic studies of the electrostatic potential and charge distribution across threading dislocations in GaN. Phys.Stat. Sol. A, 192, 407 (2002).

76. D. Cherns, S.J. Henley, F.A. Ponce. Internal electric fields and microcathodoluminescence in GaN. Appl. Phys. Lett., 78, 12691-12693 (2003).

77. E.Oh.H. Park, Y. Park, Appl. Phys. Lett., 72, 1848-1850 (1998).

78. In-Hwan Lee, J.J. Lee, P.Kung, M. Razeghi. Band-gap narrowing and potential fluctuation in Si-doped GaN. Appl. Phys. Lett., 74, 102-104 (1999).

79. S. Ruvimov, Z. Liliental-Weber, E.R. Weber, I. Akasaki. Effect of Si-doping on dislocation density. Appl. Phys. Lett., 69, 990-992 (1996).

80. C. Kisielowski, S. Ruvimov, Z. Liliental-Weber, E.R. Weber, R.F. Davis, Phys.Rev. B,54, 17745-17753 (1996).

81. R.N. Kyutt, V.V. Ratnikov, G.N.Mosina, M.P. Shcheglov. Structural perfection of GaN epitaxial layers according to x-ray diffraction measurements. Physics of the Solid State, 41, 25-31 (1999).

82. J.P. ONeill, A.G. Cullis, D.A. Wood. Defect observations in GaN MQW structures. Inst.Phys. Conf. Ser. 169 (2001) 337-340.

83. D.Cherns, C.G.Jiao, J.Cai, F.A. Ponce. Electron holography studies of the charge on dislocations in GaN. Phys.Stat.Sol.(b) 234, 924-930 (2002).

84. D. Cherns. Studies of defects, internal electric fields and microcathodoluminescence in GaN. Inst.Phys.Conf.Ser. 169, 241- 249 (2001).

85. C.Y. Hwang, M.J. Schurman, W.E. Mayo. Effect of structural defects and chemical impurities on Hall mobilities in low pressure MOCVD grown GaN. Journal of Electronic Materials. 26, 243-251 (1997).

86. T. Wang, T. Shirahama, H.B. Sun., H.X. Wang, H. Misawa. Appl.Phys.Lett., 67, 2220-2222 (2000).

87. M.E. Levinshtein, S.L. Rumyantsev, M.S. Shur, R. Gaska, M. Asif Khan. 1EE E Proceedings Circuits, Devices and Systems (Special issue "Selected Topics on noise in semiconductor devices) 149, 32 (2002).

88. M. Shur. GaAs devices and circuits. Plenum Press, NY and London, 1987.

89. F.N. Hooge, T.G.M. Kleinpenning, L.K.J. Vandamme. Rep. Progr. Phys., 44, 479 (1981).

90. M.E. Levinshtein, A.A. Balandin, S.L. Rumyantsev, M.S. Shur. Low-frequency noise in GaN-based field effect transistors, in: "Noise and Fluctuations Control in Electronic Devices", A. Balandin, ed., American Scientific Publishers (2002).

91. S.L. Rumyantsev, N. Pala, M.S. Shur , R. Gaska, M.E. Levinshtein, M. Asif Khan, G. Simin, X. Hu, J. Yang, Electron. Lett., 37, 720 (2001).

92. Q.Chen, J.W.Yang, A.Osinsky, S.Gangopadhyay, M. Asif Khan. Schottky barrier detectors on GaN for visible-blind ultraviolet detection. 70, 2277-2279 (1997).

93. J.D. Guo, M.S. Feng, R.J. Guo, C.Y. Chang. Appl.Phys.Lett., 67, 26572659 (1995).

94. E.J. Miller, E.T. Yu, P. Waltereit, J.S. Speck. Analysis of reverse-bias leakage current mechanisms in GaN grown by molecular-beam epitaxy. Appl. Phys. Lett., 84, 535 -537 (2004).

95. E.J. Miller, D.M. Schaadt, E.T. Yu, X.L. Sun, L.J. Brillson, P. Waltereit, J.S. Speck. J. Appl. Phys., 94, 7611 (2003).

96. A.R. Arehart, B. Moran, J.S. Speck, U.K. Mishra, S.P. DenBaars. Effect of threading dislocation density on Ni/n-GaN Schottky diode I-V characteristics. J.Appl.Phys., 100, 023709-1 023709-9 (2006).

97. J.W.P. Hsu, M.F. Manfra, D.V. Lang, S. Richter, R.N. Kleiman, L.N. Pfeiffer. Inhomogenous spatial distribution of reverse bias leakage in GaN Schottky diodes. Appl. Phys. Lett., 78, 1685-1687 (2001).

98. Properties of Advanced Semiconductor Materials, ed. by M. Levinshtein, S. Rumyantsev, M. Shur (New York, John Wiley and Sons, 2001) 123.

99. T.Mori, T. Kozawa, T.Ohwaki, Y. Taga, M.Koike., Appl.Phys.Lett., 69, 3537-3539 (1996).

100. Э. X. Родерик. Контакты металл полупроводник. (М., Радио и Связь, 1982) 74.

101. Т.В. Бланк, Ю.А. Гольдберг. Полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи для ультрафиолетовой области спектра. ФТП, 37, 1025-1032 (2003).

102. F.A. Padovani, R. Stratton. Sol.St.Electron., 9, 695- 702 (1966).

103. Р.З. Бахтизин «Голубые диоды» Соросовский образовательный журнал 7, №3, 75 (2001).

104. A. JI. Закгейм «Что нам светит?», Окно в микромир, 2 №3, 11 (2006).

105. Ю.Э. Юнович «Светодиоды как основа освещения будущего», Светотехника №3, 27 (2003).

106. Ю.Э. Юнович «Исследование и разработка светодиодов в мире и возможности развития светодиодной промышленности в России», Светотехника №6, 13 (2007).

107. S. Nakamura, М. Senoh, N.Iwasa, S. Nagahama. High-power single-quantum-well structure blue and violet light-emitting diodes. Appl.Phys.Lett., 67, 1868 (1995).

108. Ю.Г.Шретер, Ю.Т. Ребане, В.А. Зыков, В.Г. Сидоров. Широкозонные полупроводники (С.-Петербург», Наука», 2001) с. 124.

109. Ф.Е.Шуберт «Светодиоды» (перевод под ред. Юновича А.Э., Москва, Физматлит, 2008) 384.

110. S.Yu. Karpov, Y.N. Makarov. Dislocation effect on light emission efficiency in gallium nitride. Appl.Phys.Lett., 81, 472-474 (2002).

111. D.S.Li, H.Chen, H.B.Yu. Dependence of leakage current on dislocations in GaN-based Light-emitting diodes. J.Appl.Phys., 96, 1111-1117 (2004).

112. Н.И. Бочкарева, А.А. Ефремов, Ю.Т. Ребане, Р.И. Горбунов, A.B. Клочков, Ю.Г. Шретер. Влияние состояний на границах раздела на емкость и эффективность электролюминесценции InGaN/GaN-светодиодов. ФТП, 39, 829-833 (2005).

113. M.F. Schubert, S. Chnajed, Jong Kyo Kim, M.A. Banas. Effect of dislocation density on efficiency droop in GalnN/GaN light-emitting diodes. Appl.Phys.Lett., 91, 231114-1-3 (2007).

114. B.E. Кудряшов, A.H. Ковалев, Ю.Э. Юнович. Особенности вольтамперных и ампер-яркостных характеристик светодиодов на основе гетероструктур с квантовыми ямами. ЖЭТФ, 124, вып. 4 (10), 1-6 (2003).

115. P.G. Eliseev, P. Perlin, М. Osinski. Tunneling current and electroluminescence in InGaN: Zn,Si/AlGaN/GaN blue light emitting diodes. J. Electronic Materials, 26 311-318 (1997).

116. T.N. Morgan. Recombination by tunneling in electroluminescent diodes. Pliys. Rev. 148, 890-903 (1966).125. Cree EZ™LEDs www.cree.com

117. A.R.Riben, D.L.Feucht. Multistep tunneling in Ge-GaAs heterojunctions. Int.J.Elecrton, 20, 583 (1966).

118. B.B. Евстропов, Ю.В. Жиляев, M. Джумаева, H. Назаров. Туннельно-избыточный ток в невырожденных барьерных р-п и m-s структурах АШВУ на Si. ФТП, 31, 152-158 (1997).

119. М.М.Соболев, А.Е.Жуков, А.П.Васильев, Е.С.Семенова, В.С.Михрин, Г.Э.Цырлин, Ю.Г.Мусихин. Связывание состояний электронов в молекуле квантовых точек InAs/GaAs. ФТП, 40, 336-343 (2006).

120. A.J. Moseley, D.J. Robbins, A. C. Marshall, M.Q. Kearley, J.I. Davies. Semicond. Sci. Technol. 4, 184-190 (1989).

121. P.N. Brunkov, V.S. Kalinovky, V.G. Nikitin, M.M. Sobolev. Semicond.Sci.Technol., 7, 1237-1240 (1992).

122. S.Makram-Ebeid, P.Boher. Rev. Phys. Appl., 23, 847-862 (1988).

123. S.Khatsevich, D.H.Rich, P.DenBaars. Time-resolved cathodoluminescence study of carrier relaxation, transfer, collection, and filling in coupled InGaN/GaN multiple and single quantum wells. Phys. Rev. B75, 035324-1-15 (2007).

124. M.Albrecht, H.P.Strunk, J.L.Weyher, I.Gregory, S.Porowski. Carrier recombination at single dislocations in GaN measured by cathodoluminescence in a transmission electron microscope. J. Appl. Phys., 92, 2000-2007 (2002).

125. S.D.Lester, F.A. Ponce, M.G. Craford, D.A. Steigerwald. High dislocation densities in high efficiency GaN-based light-emitting diodes. Appl.Phys.Lett., 66, 1249-1251 (1995).

126. Г.Матаре. Электроника дефектов в полупроводниках (перевод с английского Г.М.Гуро, Москва «Мир» 1974) 463.

127. A.Hangleiter, F.Hitzel, P.Hinze. Suppression of nonradiative recombination by V-shaped pits in GalnN/GaN quantum wells produces a large increase in the light emission efficiency. Phys.Rev.Lett. 95, 127402127408 (2005).

128. J.W.P.Hsu, S.N.G.Chu, C.H.Chen, L.N.Pfeiffer, R.J.Molnar. Effect of growth stoichiometry on the electrical activity of screw dislocation in GaN films grown by molecular-beam epitaxy. Appl.Phys.Lett., 78, 3980-3982 (2001).

129. F. Bertram, S. Srinivasan, L. Geng, F.A. Ponce. Microscopic correlation of red shifted luminescence and surface defects in thick InxGaixN layers. Appl.Phys.Lett., 80, 3524-3527 (2002).

130. E.G.Brazel, M.A.Chin, V.Narayanamurti. Direct observation of localized high current densities in GaN films. Appl.Phys.Lett., 74, 2367-2369 (1999).

131. Э.И. Адирович, П.М. Карагеоргий-Алкалаев, А.Ю. Лейдерман. Токи двойной инжекции в полупроводниках (Москва, «Советское радио» 1978), 320.

132. P.Perlin, C.Skierbiszewski, L.Marona, P. Prystawko, T.Suski, S.Porowski, I.Gregory. Comparison of high power blue and violet laser diodes by MOVPE and MBE techniques. Book of abstracts of European Workshop on Ill-nitride., Crete, Greece (2006) 31.

133. В.В.Волков, А.Л.Закгейм. Мощные полупроводниковые источники излучения. Электроника: Наука, Технолоигя, Бизнес. № 3, 106 -112 (1999).

134. Lai Wang, Hongtao Li, Wei Zhao, Yi Luo. Study on injection efficiency in InGaN/GaN multiple quantum wells blue light emitting diodes. Appl.Phys.Express, 1, 031101-1-3 (2008).

135. S.Chichibu, T.Azuhata, T.Sota, S.Nakamura. Spontaneous emission of localized exitons in InGaN single and multiquantum well structures. Appl.Phys.Lett., 69,4188-4190 (1996).

136. A.M. Mintairov, J.L.Merz, D.S. Sizov, A.S. Vlasov, N.N. Ledentsov. Single versus ensemble quantum dot emission in near -field spectra of InGaN

137. QWs. Proceeding of 14th Int.Symp.: Physics and Technology (St.Petersburg, 2006) 123-124.

138. F. Urbach. The long-wavelength edge of photographic sensitivity of electronic absorption of solids. Phys.Rev., 92, 1324-1335 (1953).

139. K.Kazlauskas, M.A.Khan, M.S.Shur. Double-scaled potential profile in a group-Ill nitride alloy revealed by Monte Carlo simulation of exiton hopping. Appl.Phys.Lett., 83, 3722-3723 (2003).

140. X.A.Cao, S.F.LeBoeuf, L.B.Rowland, H.Liu. Temperature-dependent emission intensity and energy shift in InGaN/GaN multiple-quantum -well ligt-emitting diodes., Appl.Phys.Lett.,82 (2003) 3614-3616.

141. S. Chichibu, T.Sola, K.Wada. S. Nakamura., The quantum dots in InGaN and the peculiarities of blue light emitting diodes electroluminescence. J .Nitride Semicond. Res. 4sl (1999).

142. C.J. Humphreys. Does In form In-rich clusters in InGaN quantum wells? Philosophical Magazine, 87, 1971-1982 (2007).

143. V.Potin, A.Rousenauer, D.Gerthsen, B.Kuhn, F.Scholz. Comparison of the morphology and In distribution of capped and uncapped InGaN layers by transmission electron microscopy. Phys.Stat.Sol.(b) 234, 234-238 (2002).

144. M.S. Jeong, E.K.Suh, M.G. Cheong, C.S. Kim, H.J. Lee. Spatial variation of photoluminescence and related defects in InGaG/GaN quantum wells. Appl.Phys.Lett., 79, (2001) 3440-3441 (2001).

145. Dias-Guerra, A. Castaldini, A. Cavallini, L.Polenta. Time-resolved cathodoluminescence and photocurrent study of the yellow band Si-doped GaN. Appl.Physics., 94, 2341-2345 (2003).

146. F.A.Ponce, S. Srinivasan, L. Geng, R.Liu, M.Stevens, J.Cai, H.Marui, S.Tanaka. Microstructure and electronic properties of InGaN alloys. Phys.Stat.Sol.(b), 240, 273-284 (2003).

147. Akio Kaneta, Koichi Okamoto, Giichi Marutsuki, Yukio Narukawa, Takashi Mukai. Spatial and temporal luminescence dynamics in an InxGai.xNsingle quantum well probed by near-field optical microscopy. Appl.Phys.Lett., 81, 4353-4355 (2002).

148. Jeongyong Kim, Kevan Samiee, Kyekyoon Kim. Near-field photoluminescence spectroscopy of InGaN films grown by molecular-beam epitaxy. Appl.Phys.Lett., 80, 989-991 (2002).

149. Б.И. Шкловский, A. JI. Эфрос. Флуктуации потенциала в компенсированных полупроводниках. ЖЭТФ, 60, 867-875 (1971).

150. С.Д. Барановский, Б.И. Шкловский. Две модели туннельной излучательной рекомбинации в неупорядоченных полупроводниках. ФТП, 23, 146-151 (1989).

151. А.П.Леванюк, В.В.Осипов. Краевая люминесценция прямозонных полупроводников, УФН, 133, 427-477 (1981).

152. Ж.И.Алферов, В.М. Андреев, Д.З. Гарбузов, М.К. Трукан. Излучательная рекомбинация в эпитаксиальном компенсированном арсениде галлия. ФТП, 6 2015-2026 (1972).

153. P.G. Eliseev, P. Perlin, М. Osinski. "Blue" temperature-induced shift and band-tail emission in InGaN-based light sources. Appl.Phys.Lett.,71, 569-571 (1997).

154. N.F. Gardner, G.O. Muller, Y.C. Shen, G. Chen, S. Watanabe, W. Gotz, M.R. Krames. Blue-emitting InGaN-GaN double- heterostructure light-emitting diodes reaching maximum quantum efficiency above 200 A/cm . Appl. Phys. Lett., 91 (2007).

155. N.Zainal, H.Abu Hassan, Z. Hassan, M.R. Hashim. Comparative study of single and multiple quantum wells of In0.13Ga0.87N based LED by simulation method., Book of abstracts of European Workshop on III- nitride. Crete, Greece (2006) 93-94.

156. Jongin Shim. Current crowding effects in light emitting diodes. Proceeding of First International Conference on White LEDs and Solide State Lighting (2007) 161-165.

157. И.В. Рожанский, Д. А. Закгейм. Анализ причин падения эффективности электролюминесценции светодиодных гетероструктур при большой плотности тока накачки. ФТП, 40, 861 (2006).

158. Min-Ho Kim, Martin F. Shubert, Joachim Piprek, Yongjo Park. Origin of efficiency droop in GaN-based light-tmitting diodes. Appl. Phys. Lett., 91, 183507-1-3 (2007).

159. Y. C. Shen, G. O. Mueller, S. Watanabe, N. F. Gardner, A. Munkholm, M. R. Krames. Auger recombination in InGaN measured by photoluminescence. Appl. Phys. Lett., 91 (2007).

160. XianfengNi, Qian Fan, Ryoko Shimada, Hadis Morkoc. Reductionof efficiency droop in InGaN light emitting diodes by coupled quantum wells. Appl.Phys.Lett., 93, 171113- 171115 (2008).

161. J.Hader, J.V. Moloney, B. Pasenow, M.Sabathil, S.Lutgen. On the importance of radiative and Auger losses in GaN-based quantum wells. Appl. Phys. Lett., 92, 261103-1 -261103-3 (2007).

162. В. H. Абакумов, В. И. Перель, И. Н. Яссиевич. Безызлучательная рекомбинации в полупроводниках. (СПб.: Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН, 1997г.) 376.

163. JI.E. Воробьев, С.Н. Данилов, Г.Г. Зегря, Д.А. Фирсов, В.А. Шалыгин, И.Н. Яссиевич, Е.В. Берегулин. Фотоэлектрические явления в полупроводниках и размерно-квантованных структурах (СПб. Наука, 2001)248.

164. J.Hader, J.V. Moloney, and S.W. Koch. Auger losses in GaN-based quantum wells. Appl. Phys. Lett., 87, 201112 (2005).

165. I.A. Pope, P.M. Smowton, P. Blood, C.J. Humphreys. Appl. Phys. Lett. 82, 2755-2757 (2003).

166. V.Yu.Davydov, V.V. Emtsev, I.N. Goncharuk, A.N.Smirnov, V.V. Mamutin, S.V. Ivanov and T. lnushima, Appl. Phys. Lett., 75, 3297-3299 (1999).

167. E.Iliopoulos, E.Dimakisand A.Georgakilas. InN and In-rich InGaN alloys. Book of abstracts of European Workshop on III- nitride., Crete, Greece (2006) 103-104.

168. S. Sayer, S.L. Rumyantsev, M.S. Shur, N. Pala, Yu. Bilenko, J. P. Zhang, X. Hu, A. Lunev, J. Deng, and R. Gaska. J. Appl. Pliys., 100, 034504 (2006).

169. S. Bychkhin, D. Pogany, G. Meneghesso, and E.Zanoni, J. Appl. Phys., 97, 123714(2005).

170. Г.П. Жигальский, УФН, 173, 465 (2003).

171. C.M. Рыбкин. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. (ИФМ, Москва 1963).

172. S.Strite et al„ J. Vac. Sei. Technol. BIO, 1237 (\992).

173. Shigetaka Tomiya et al. Phys. Stat. Sol. A200, 139 (2003).

174. M.Georg Craford. High power LEDs for solid state lighting: status, trends, and challenges. Proceeding of First International Conference on White LEDs and Solide State Lighting (2007) 5-9.

175. Hyunsoo Kim, Cheolsoo Sone, Yongio Park. Recent development of high power LED chip for solid state lighting. Proceeding of First International Conference on White LEDs and Solide State Lighting (2007) 87-90.

176. H.H. Бочкарева, A.A. Ефремов, Ю.Т. Ребане, Р.И. Горбунов, Ю.Г. Шретер. Неоднородность инжекции носителей заряда и деградация голубых светодиодов. ФТП, 40, 122-127 (2006).

177. А.Н. Ковалев, Ф.И. Маняхин, В.Е. Кудряшов, А.Н. Туркин, А.Э. Юнович. Изменения люминесцентных электрических свойств светодиодов из гетероструктур InGaN/GaN при длительной работе. ФТП, 33, 224-232(1999).

178. T.Egawa, H.Ishikawa, M.Umeno. Optical degradation of InGaN/AlGaN light-emitting diode on sapphire substrate grown by metalorganic chemical vapor deposition. Appl.Phys.Lett., 69, 830-832 (1996).

179. I.N.Yassievich. Recombination-induced defect heating and related phenomena. Semicond.Sci. Technol., 9, 1433-1453 (1994).

180. В.Е.Лашкарев, А.В.Любченко, М.К.Шейкман. Неравновесные процессы в фотопроводниках. («Наукова думка» Киев 1981) 264.

181. J.W.P. Hsu, M.F. Manila, D.V. Lang, S.N. Chu, L.N. Pfeiffer. Effect of grown stoichiometry on the electrical activity of screw dislocations in GaN films grown by molecular-beam epitaxy. Appl. Phys. Lett., 78, 3980-3982 (2001).

182. F. Rossi, M. Pavesi, G. Salviati, A. Castaldini, A. Cavalini, E. Zanoni. Influence of short-term low current dc aging on the electrical and optical properties of InGaN blue light-emitting diodes. J.Appl.Phys., 99, 053104 (2006).

183. Yutaka Tokuda, Youichi Matuoka, Narimasa Soejima, Tetsu Kachi. Evaluation of Dislocation-Related Defects in GaN Using Deep- Level Transient spectroscopy. Proceeding of Intern. Workshop on Nitride Semiconductor 2006, IWN 2006, Kyoto, October, 277-278.

184. Pavel Dluzewski, Jun Chen, Ainina Belkadi, Pierre Ruterana. FE and MD simulation of InGaN/GaN QD formation at the edge of threading dislocation., Proceeding of Intern. Workshop on Nitride Semiconductor 2006, IWN 2006, Kyoto, October, 439-440.

185. Bere, I.Delabbas, G.Nouet, P. Ruterana, J. Koulidiati. Native defects and self-doping in GaN. Proceeding of Intern. Workshop on Nitride Semiconductor 2006, IWN 2006, Kyoto, October, 379-380.

186. Lafford, P.J. Parbrook, B.K. Tanner. Influence of alloy composition and interlayer thickness on twist and tilt mosaic in AlGaN/AlN/GaN heterostructures. Appl. Phys. Lett., 83, 5434-5436 (2003).

187. S. Keller, G. Parish, J.S. Speck, S.P. DenBaars, U.K. Mishra. Dislocation reduction in GaN films through selective island growth of InGaN. Appl. Phys. Lett., 77, 2665-2667 (2000).

188. T. Suski, M. Albrext, A.Hoffmann, P. Perlin, M. Leszczynski, C. Nenstiel. Carrier redistribution in InGaN on miscut GaN substrates studied by optical spectroscopy. The 8th lnternatinal Conference on Nitride Semiconductors, 2 (2009) 1432-1433.

189. Eiji Kobayashi, Tsunemassa Taguchi and Hiroaki Okagawa. Spatially resjlved photoluminescence from InGaN/GaN single quantum wells by scanning near-field optical microscopy. The 8th lnternatinal Conference on Nitride Semiconductors, 2 (2009) 1434-1435.

190. C.B. Иванов, C.B. Сорокин. Молекулярно-пучковая эпитаксия как базовая технология создания полупроводниковых наноструктур АЗВ5 и А2В6. В книге «Нанотехнология. Физика Процессы Диагностика Приборы» (Москва, Физматлит 2006) 135-166.

191. A.J.Schell-Sorokin, R.M.Tromp. Mechanical Stresses in (Sub) monolayer Epitaxial Films. Phys.Rev.Lett., 64, 1039-1042 (1990).

192. Я.Е. Гегузин. Диффузионная зона. (Москва, "Наука" 1979) 343.